За последние 50 лет в автомобильной промышленности произошли огромные преобразования, однако в автодорожная отрасль практически не изменилась. Автомобили становятся умнее, активно развиваются альтернативные виды топлива, а также соответствующая инфраструктура. А автотрассы, как изготавливались из асфальта и бетона много десятилетий назад, так и продолжают оставаться неизменными до сих пор.
На данный момент общая протяженность автомобильных дорог с твердым покрытием в мире составляет приблизительно 64,285 млн. км По прогнозам, к 2050 году глобальная автодорожная сеть дорог должна увеличиться на 60%. Предлагаем рассмотреть, какие же автотрассы нас могут ждать в будущем.
1. Пластиковые дороги
Согласно данным Всемирного фонда дикой природы (WWF), на мировую цементную промышленность ежегодно приходится приблизительно 8% от общего выбросов CO2 в атмосферу. Дорожное покрытие изготавливается из каменных заполнителей, таких как известняк, гранит или песок, которые связываются цементом, битумом (асфальтом) или другими веществами. А что если заменить/дополнить связующие вещества, которые являются ограниченным ресурсом, таким материалом, как переработанный пластик?
Индия годами заполняла выбоины, используя пластик в качестве связующего вещества в небольших масштабах. Британский инженер Тоби Маккартни даже разработал способ превращения переработанного пластика в гранулы MR6, которые можно добавлять в асфальт, чтобы уменьшить использование связующих веществ. Вам нужно 3-10 кг переработанной пластмассы на тонну асфальта. Этот процесс делает дорогу значительно прочнее и долговечнее, чем традиционные материалы. В британском графстве Камбрия в качестве эксперимента проложили новую «пластиковую» дорогу. Теперь осталось дождаться результатов.
2. Дороги-паззлы
Голландская компания KWS заключила партнерские контракты с Wavin и Total по разработке PlasticRoad – сборной модульной дороги, изготовленной из переработанного пластика. Модульная конструкция позволяет на 70% быстрее производить монтаж дорожного покрытия, а пластиковая пустотелые плиты в четыре раза легче асфальта. При этом, полая конструкция позволяет прокладывать трубы и кабели без проведения земляных работ больших объемов. Тестовый этап данной технологии начался в сентябре текущего года с открытия велосипедной дорожки в Нидерландах.
3. Светящиеся дороги
В связи с огромным прогрессом технологий в автомобильной отрасли важно отметить роль дорожной разметки. Многие беспилотные автомобили на данную маркировку, чтобы позиционировать свое положение на дороге. В плохих погодных условиях или при слабом освещении, как беспилотному автомобилю, так и водителю, становится трудно различать традиционную разметку, но это может скоро измениться.
На небольшом участке дороги в Нидерландах уличные фонари были заменены на светящиеся в темноте линии разметки. Это простое, но эффектное новшество придумал дизайнер Даан Рузгаарде. В течение дня флуоресцентные полосы поглощают солнечный свет, а ночью излучают его обратно. Замена уличных фонарей, особенно на дорогах с низким трафиком, обеспечивает решение проблемы отсутствия фонарей, не ставя под угрозу безопасность водителя.
Рузгаарде также стремится создать дорожную предупреждающую разметку на основе термочувствительной краски. Предупреждающие знаки или надписи должны начинать светиться, например, при падении температуры, сообщая водителей об обледенелом участке на дороге впереди. Подобная технология уже внедряется для создания светящихся велосипедных дорожек и небольших участков автотрасс.
4.Самовосстанавливающиеся дороги
Только в Великобритании ежегодно тратится 40 млрд. фунтов стерлингов на ремонт и техническое обслуживание существующих, в основном, бетонных конструкций, в том числе и дорог. Подобная ситуация способствует увеличению выбросов CO2 в атмосферу при производстве цемента.
Но что, если бетон может самовосстанавливаться? Всемирный экономический форум назвал материалы для самовосстановления одной из десяти новейших технологий. Ранее данная технология интенсивно разрабатывалась только аэрокосмической промышленностью. Однако ее потенциал позволяет использовать данный материал и в других отраслях.
В 2013 году исследователи из Университета Бата, Кардиффа и Кембриджа объединили усилия для создания нового поколения «умных» бетонов и других строительных материалов на основе цемента. Отдельно данной тематикой занимается исследователи из Делфтского технического университета (Нидерланды). В рамках проекта исследователи разрабатывают бетонную смесь, которая содержит бактерии, содержащиеся в микрокапсулах. При попадании в трещину воды, происходит реактивация микроорганизмов, которые при пробуждении выделяют кальцит (известняк), затягивающий повреждение до того, как вода и кислород разъедают стальную арматуру, расположенную внутри конструкции. По оценкам разработчиков, самовосстанавливающийся бетон сокращает эксплуатационные затраты на 50%. Подобная технология может использоваться и при строительстве бетонных дорог.
Также следует упомянуть разработку голландских ученых Делфтского технического университета, которые предложили добавлять в асфальтобетон стальные волокна. По их заявлению, использование данной технологии позволит существенно снизить затраты на ремонт асфальтового дорожного покрытия.
Идею добавления стальных волокон в асфальтобетонную смесь начал активно продвигать в 2013 году профессор материаловедения Делфтского технического университета Эрик Шланген. Основными компонентами асфальтобетонных смесей являются битум и минеральные наполнители (гравий, щебень или песок). Битум является связующим элементом, который при нагреве переходит в жидкое состояние. При всех положительных качествах асфальтобетона, таких как поглощение шума от трения колес, высокие фрикционные свойства, простота технологии укладки, низкая стоимость и т.д., он имеет один существенный минус – высокую пористость.
Данный недостаток приводит к тому, что при совместном воздействии воды и отрицательных температур асфальтобетонное покрытие начинает трескаться. Изначально небольшие повреждения со временем расширяются и дорожное полотно начинает интенсивно разрушаться.
Предложенная профессором Шлангеном технология добавления стальных волокон в асфальтобетонную смесь позволяет на ранних стадиях устранять микроповреждения покрытия, предотвращая дальнейшее разрушение. Под действием электромагнитного поля частицы металла начинают нагреваться, битум начинает плавиться и заполняет образовавшиеся трещины. Преимуществом данного нововведения является то, что восстановление происходит по всей толщине дорожного покрытия, а не только на поверхности, как при обычных видах ремонта. Чтобы провести ремонт дороги, нет необходимости перекрывать участок на несколько дней или вырезать кусок покрытия для замены. Достаточно провести по необходимому отрезку дороги машину с индукционным нагревателем.
Расчеты, проведенные голландскими учеными, показали, что инновационный асфальтобетон дороже традиционного всего на 25%, при этом срок его службы увеличивается в два раза. На данный момент в Нидерландах новое покрытие испытывают на 12 участках дорог, одному и которых уже 7 лет. По заявлению Шлангена, даже на этом участке пока еще рано делать какие-либо выводы. Дело в том, что гарантийный срок эксплуатации обычных асфальтовых покрытий составляет 7 лет, после этого срока начинается его достаточно интенсивное разрушение. По подсчетам исследователей, использование асфальтобетона со стальными волокнами только в одних Нидерландах позволит ежегодно сэкономить на ремонтных работах порядка 90 млн. евро.
5. Электрифицированные дороги
Порядка 60% углеродного загрязнения в транспортном секторе приходится на легковые автомобили. Если полностью перейти на электромобили и транспортные средства с нулевым выбросом CO2 в атмосферу, то это существенно улучшит экологическую обстановку, особенно в городах.
Однако, на данный момент самой большой проблемой электрических транспортных средств остается длительное время зарядки. Чтобы ее решить, в настоящее время проводятся исследования электрификации дорог, которые позволят водителям электромобилей заряжать их на ходу. В настоящее время преобладают две концепции: беспроводная зарядка и контактная подзарядка аккумуляторов машин от кабелей, проложенных в дорожном полотне.
