صنعت حمل و نقل و راهسازی و تحول دیجیتال

1-مقدمه

در دنیای امروز با گسترش فناوری های نوظهور و ارتباطات یک جاده یا یک بزرگراه دیگر یک  راه طولانی و مسیری خاموش نخواهد بود. اکنون در راهها و بزرگراهها یک شبکه هوشمند مرکب از انسانها و وسایل نقلیه و جاده هاییکه از الگوریتم‌ها و نرم‌افزارهای متنوعی می باشد که خود یک اکو سیستم بزرگ است .در بسیاری از کشور ها دست اندرکاران حاکمیتی و نیز کسب و کار های مرتبط با حمل و نقل می خواهند سرعت ساخت جاده ها و بزرگراه ها را در مطابقت با استانداردهای جهانی بالا برده و از این توسعه زیر ساختی جاده ای در توسعه اقتصادی خود استفاده نمایند . در این راستا سوال این است که آیا احداث جاده ها به عنوان زیرساخت های فیزیکی  در تطابق با فناوری های نوین و تحول دیجیتال نیاز به بازنگری ندارد؟ در جواب به این پرسش باید اذعان داشت که فناوری های راه سازی در 100 سال گذشته تغییرات اساسی و بنیادینی نکرده است اما بدون شک تکنولوژی ها تغییر کرده است.  تکنولوژی هایی که در روش مدیریت ساخت و نیز بهره برداری  بسیار موثر بوده اند .

در زمانی نه چندان دور پخش لایه‌های قیر در روسازی جاده ها توسط نیروی انسانی صورت می گرفت و به کندی انجام می شد و روزهای طولانی را نیاز داشت اما امروزه یک دستگاه می‌تواند همان مقدار کار را در یک روز بادقت و ظرافت انجام میدهد. اما آن جاده هنوز هم کالای فیزیکی است، مخلوطی از سنگ، سیمان و قیر.

پیشرفت‌های اخیر در ساخت‌وساز و فناوری‌های دیجیتال، امکانات جالبی را به وجود می‌آورد که می‌تواند جاده‌ها را به عنوان یک زیرساخت دیجیتال ترکیبی بازتعریف کند. جاده ها مسیرهای دیجیتالی بالقوه و پل هایی برای یکپارچگی و پیشرفت اجتماعی-اقتصادی هستند.

در طول تاریخ تمدن ها وظیفه اصلی جاده ها  تسهیل حرکت وسایل نقلیه بوده است که این وطیفه کماکان اولین کارکرد است و کلیه خدمات اصلی و فرعی قدیمی و نوظهور موجود در جاده ها و اطراف آن به سمت فناوری ها هدایت می شوند.

ساخت و احداث جاده یک کار سخت فیزیکی بوده است که به نیروی انسانی، منابع، ماشین آلات و فناوری نیاز دارد. اما آنچه امروز در مقایسه با گذشته متفاوت است، افزایش توانایی مجموعه ای از فناوری های دیجیتال برای ادغام در داخل اکوسیستم ساخت و مدیریت و بهره برداری شبکه جاده ای است.

برنامه ریزی های کشور های مختلف برای گسترش و اصلاح  روشهای ساخت و ساز بزرگراه ها و جاده ها بر اساس موضوعات جغرافیایی و قابلیتهای موچود ساخت و ساز و ارتقای آن  به توانمندی های جدید می پردازد. ساخت هر متر جاده و بزرگراه نیاز به خاکبرداری و خاکریزی، بتن ریزی و آسفالت و یک سری فعالیت های دیگر دارد. بدنبال این موارد عملیات تاسیساتی از قبیل نصب لوله‌های زهکشی، کابل‌های برق و لامپ‌های روشنایی، پست‌های علائم، سیستم‌های سیگنالینگ، و موارد بسیار دیگری است . اکنون در همه این موارد فناوری های دیجیتال دامنه ای از سیستم های مختلفی را در بر می گیرد .  را شامل می شود.

تحول دیجیتال به یک ضرورت برای حمل و نقل مدرن تبدیل شده است و شامل ادغام راه حل های مبتکرانه حمل و نقل دیجیتال در بخش حمل و نقل است. این امر با توسعه و بهره برداری از یک سیستم حمل و نقل هوشمند دنبال می شود. بنابراین، با توسعه سریع فناوری‌های جدید و تکنیک‌های ساخت‌وساز در حال تکامل، تغییرات عمده‌ای در ساخت جاده‌ها، بزرگراه‌ها و بزرگراه‌ها بوجود می آید .

برای مثال هوش مصنوعی (AI)، واقعیت مجازی، هواپیماهای بدون سرنشین و یا پهپاد ، ربات‌ها در سایتها و سایر تکنیک‌ها و مفاهیم ساخت‌وساز هوشمند در حال حاضر تقریباً در تمام سایت‌های ساخت‌وساز استفاده می‌شوند. مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) مجموعه ای از فناوری ها و فرآیندهایی است که برای ایجاد یک مدل مجازی سه بعدی از یک پروژه استفاده می شود. مدل مجازی شامل تمام اطلاعات پروژه است.

این مدل یک نمایش گرافیکی و عملکردی از یک طرح ارائه می‌کند که کیفیت طراحی، ساخت‌پذیری و همکاری را بهبود می‌بخشد. روش های اسکن لیزری نیز در حال اتخاذ هستند و راه حل های پایداری را ارائه می دهند. با استفاده از اسکن لیزری و ابزارهای مدیریت داده BIM می توان یک مدل سه بعدی ساخت. این مدل سه بعدی اجزای یک دارایی ساخته شده مانند پانل های پیش ساخته، میلگردها، سازه های باربر و خرپا را به تصویر می کشد. سپس مواد قابل استفاده مجدد مناسب را می توان توسط یک متخصص آموزش دیده ارزیابی کرد که باعث کاهش هزینه و کاهش کربن می شود. چنین مدل‌های سه‌بعدی همچنین می‌توانند برای توسعه یک دوقلو دیجیتالی با داده‌های ساخت‌وساز، از جمله اطلاعات در مورد مواد و اجزای سازنده، استفاده شوند. علاوه بر این، مدل دوقلو دیجیتال، همکاری بین همه ذینفعان را در طول چرخه عمر پروژه افزایش می‌دهد.

2- مورد کاوی

انقلاب دیجیتال جاده های بزرگراه های ملی بریتانیا را متحول خواهد کرد

سازمان بزرگراه های ملی بریتانیا به دنبال تعدادی از استراتژی های نوآورانه است که عملیات آینده سازمان را متحول می کند. ابتکارات شامل یک دوقلوی مجازی از شبکه جاده‌ای است که می‌تواند زمان و مکان چاله‌ها و سایر مسائل نگهداری را پیش‌بینی کند، همچنین مواد هوشمند جاده‌ای که می‌توانند خودشان را تعمیر کنند.

اینها تنها برخی از سیستم‌هایی هستند که قرار است به عنوان بخشی از استراتژی جاده‌های دیجیتال بزرگراه‌های ملی راه‌اندازی شوند، که در یک وب‌سایت جدید و «محیط یادگیری مجازی» مشخص شده‌اند.

الیوت شاو، مدیر اجرایی بزرگراه‌های ملی می‌گوید: «ما در آغاز یک انقلاب دیجیتالی در شبکه جاده‌های خود هستیم، تحولی که هر قرن یک‌بار اتفاق می‌افتد که اساساً نحوه طراحی، ساخت، بهره‌برداری و استفاده از جاده‌های ما را تغییر خواهد داد. استراتژی و برنامه ریزی “سفر جاده های دیجیتال، استراتژی که جاده های آینده را ایجاد می کند، بسیار بزرگ است. همه جنبه‌های زیرساخت جاده‌ای از طراحی و ساخت، نحوه بهره‌برداری از جاده‌ها تا تغییر تجربه برای همه کاربران جاده را پوشش می‌دهد. جاده های دیجیتال جاده های ما را ایمن تر و سبزتر می کند. بهبودها و تعمیر و نگهداری سریعتر با اختلال کمتر انجام می شود و کاربران جاده با صرفه جویی در زمان و هزینه سفر، تجربه سفر انتها به انتها بسیار بهتری خواهند داشت.

سازمان بزرگراه های ملی، که سابقاً بزرگراه انگلستان نامیده می شد ، با چندین مشارکت بلندپروازانه که در خط مقدم فناوری کار می کنند، پایه های چشم انداز جاده دیجیتال را پی ریزی می کند.

سیستم دوقلوسازی دیجیتالی جاده ها با همکاری تحقیقات و نوآوری بریتانیا (UKRI)، شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی (EPSRC)، برنامه EU MSCA COFUND، شرکت ساخت و ساز و مهندسی Costain و دانشگاه کمبریج در حال توسعه است. این سیستم نقشه‌ها و مدل‌های استاتیک را با نسخه‌های دیجیتال جایگزین می‌کند که می‌توانند تشخیص دهند که چه زمانی به تعمیر و نگهداری نیاز است.

این سیستم به لطف دو کمک مالی در حال توسعه است: 8.6 میلیون پوند (11.9 میلیون دلار) EPSRC Digital Roads Prosperity Partnership و 6 میلیون پوند (8.3 میلیون دلار آمریکا) برنامه کمک هزینه تحصیلی جاده های آینده اتحادیه اروپا MSCA COFUND.

دکتر یوانیس بریلاکیس، محقق اصلی دانشگاه کمبریج در مورد این کمک‌ها، می‌گوید: «زمان آن فرا رسیده است که بخش زیرساخت‌های حمل‌ونقل تحول دیجیتال را بپذیرد. ما باید تلاش کنیم تا نقشه‌ها و مدل‌های سه‌بعدی ثابت را با دوقلوهای دیجیتال پویا و غنی از تاریخ، اسناد پی‌دی‌اف با پایگاه‌های داده، تبادل فایل با تبادل مجوزهای ابری، مواد غیرفعال با مواد هوشمندی که قادر به حس کردن و بهبودی خود هستند، جایگزین کنیم و تمام تعمیر و نگهداری روتین دستی را خودکار کنیم. همه اینها بر اساس یک پایه علم داده امکان پذیر است، که قادر به ایجاد بینش های غنی و مبتنی بر داده برای کمک به ما در تصمیم گیری بهتر است.

ترکیب داده‌های «زنده» از مواد هوشمند در سطح جاده موجود با یک سیستم دوقلوی دیجیتالی که جاده و وضعیت آن را تجسم می‌کند، تشخیص می‌دهد که چه زمانی به کار تعمیر و نگهداری نیاز است، با جاده‌هایی که می‌توانند با استفاده از مواد خود ترمیم شونده خود را تعمیر کنند. این امر به طور چشمگیری نیاز به بازرسی های زمان بر و پرهزینه در محل را کاهش می دهد، از تاخیرهای غیرضروری برای رانندگان جلوگیری می کند و انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از عملیات جاده ای را کاهش می دهد.همچنین در حال استفاده یا در حال توسعه، کارخانه متصل و مستقل، ساخت خارج از محل و روش های ساخت مدولار است.

این مراحل علاوه بر کاهش اختلال برای رانندگان، انتشار کربن مرتبط را تا حدود 50 درصد کاهش می دهد و به رسیدن به هدف صفر شدن صدمات یا مرگ در شبکه تا سال 2040 کمک می کند.

چشم انداز جاده های دیجیتال برای شبکه راهبردی راهبردی از جاه طلبی دولت مبنی بر اینکه «بریتانیا در شکل دادن به آینده حمل و نقل یک رهبر جهانی باشد» و از رشد بریتانیا حمایت می کند. به عنوان مثال، طراحی و ساخت دیجیتال می تواند زمان تحویل طرح را تا 50٪ کاهش دهد.

بارونس ور، وزیر راه می‌گوید: «از مدل‌های دیجیتال جاده‌ای که می‌توانند مکان‌های مورد نیاز تعمیر و نگهداری در شبکه جاده‌ای واقعی را پیش‌بینی کنند، تا سطوح جاده‌ای که خود ترمیم‌شونده، و ماشین‌های مخروط‌گذاری خودکار، ما متعهد هستیم که بریتانیا را در خط مقدم پیشرفت‌های فناوری نگه داریم.» “بنابراین من خوشحالم که چشم انداز بزرگراه های ملی این را منعکس می کند و برای سال های طولانی برای کاربران جاده ای با سفرهای سبزتر، روان تر و ایمن تر مفید است.”

نحوه عملکرد شبکه در حال تبدیل شدن به سیستم خودکار و هدایت اطلاعات است. استفاده از فناوری، بزرگراه های ملی را قادر می سازد تا موقعیت ها را به جای پاسخ دادن به آنها، پیشی بگیرند. به عنوان مثال، فناوری حسگر سطوح ترافیک، آب و هوا و شرایط محیطی را پیش‌بینی می‌کند که ما را قادر می‌سازد پیشگیرانه شرایط را آماده کرده و به آن پاسخ دهیم.

فناوری دیجیتال می تواند طراحی و برنامه ریزی کارآمدتری را با یکپارچه سازی استانداردهای طراحی دیجیتالی، ابزارها و دوقلوهای دیجیتالی امکان پذیر کند.ارتباط با رانندگان در حال بهبود است و اطمینان حاصل می شود که اطلاعات دقیق برای کمک به برنامه ریزی سفرها از طریق کانال های دیجیتال ترجیحی آنها در دسترس است. انتظار می رود در درازمدت، استقرار وسایل نقلیه متصل و خودران به شدت جریان ترافیک را بهبود بخشد و حوادث را تا 90 درصد کاهش دهد.

چشم انداز بزرگراه های ملی برای جاده های دیجیتال، حمل و نقل جاده ای را در بریتانیا متحول خواهد کرد. ایان پتی، رئیس سابق ITS (بریتانیا) می‌گوید: استفاده از فناوری برای ایجاد تحرک سبزتر، ایمن‌تر، فراگیرتر و قابل اطمینان‌تر – تجسم یک سیستم حمل‌ونقل هوشمند.

چشم انداز جاده های دیجیتال نیز فراتر از سال 2025 است و به سال 2050 و فراتر از آن می نگرد. دسته‌بندی بار، پیام‌رسانی شخصی‌شده در داخل خودرو و همچنین وسایل نقلیه که داده‌ها را به اشتراک می‌گذارند، و تشخیص جاده‌های نامرتب و بدون علامت از جمله آنهاست. اینها برخی از جاه طلبی ها برای جاده های آینده است.

بزرگراه های ملی تشخیص می دهد که تحقق چشم انداز به حمایت مداوم زنجیره تامین و ذینفعان متکی است. سازمان در حال آماده شدن برای راه اندازی یک مسابقه نوآوری جاده های دیجیتال در اواخر سال به دنبال ایده های جدید و مشارکت است. این بودجه از طریق صندوق تعیین شده نوآوری و نوسازی تامین می شود.

3- چگونه جاده ها را برای آینده نگه داریم

انجمن موسسه مهندسین عمران

https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/How_to_keep_roads_future-proof

هم اکنون استفاده از ماشین های خودران تقریباً امری پذیرفته شده توسط مردم می باشد . مایکل مک‌هیل از TRL می‌گوید مهندسان عمران باید از هم‌اکنون برای تغییرات سریع در بخش حمل‌ونقل آماده شوند و اطمینان حاصل کنند که شبکه‌های جاده‌ای موجود همچنان متناسب با هدف هستند.

دنیای مدرن در آستانه یک انقلاب حمل و نقل است و با هر نوآوری مجموعه جدیدی از چالش ها پیش می آید. از دهه اول  1800، وظیفه اصلی مهندسان عمران و مقامات راه منحصراً تولید سطوح با دوام و ماندگاری بیشتر بوده است.

فناوری‌های جدید مانند اتوماسیون خودرو و زیرساخت‌های هوشمند پتانسیل زیادی برای بهبود ایمنی، کاهش مصرف سوخت و افزایش ضبط داده‌ها برای فعال کردن زمان پاسخ‌دهی سریع‌تر و مدیریت فعال دارایی دارند.

برای مهندسان راه، همکاری نزدیک با صنعت و رسیدگی به تأثیر فناوری‌های جدید بر زیرساخت‌های جاده‌ای موجود، حیاتی است. مهمتر از همه، ما باید راه حل های نوآورانه ای توسعه دهیم تا اطمینان حاصل کنیم که سطوح جاده ها برای آینده ای متصل و خودکار مناسب هستند.

وسایل نقلیه متصل و جاده های هوشمند

وسایل نقلیه متصل و خودکار (CAVs) چالش‌های مختلفی را برای آینده ارائه می‌کنند، که از نحوه تطبیق سطوح جاده برای سازگاری با آنها شروع می‌شود. ماشین‌های خودکار و کامیون‌ها الگوهای جدیدی از بارگیری ترافیک را ارائه می‌کنند و به طور بالقوه نحوه خراب شدن آسفالت جاده‌ها را تغییر می‌دهند.

برای مثال، CAVهایی که به صورت گروهی حرکت می‌کنند احتمالاً در امتداد یک مسیر چرخ با فرکانس بارگذاری متفاوت حرکت می‌کنند که می‌تواند نرخ و پرداخت را افزایش دهد و منجر به افزایش مداخلات تعمیر و نگهداری شود.

زیرساخت‌های هوشمند نیز احتمالاً با پیشرفت فناوری‌ها تسریع می‌شوند. حسگرهایی مانند شبکه‌های مش بی‌سیم می‌توانند برای انتقال اطلاعات در مورد وضعیت سطوح جاده‌ها و محیط اطراف آن‌ها استفاده شوند. نصب حسگرها در سراسر شبکه زمان پاسخگویی سریع‌تر را امکان‌پذیر می‌کند و نظارت بر سلامت زیرساخت و مدیریت دارایی‌ها را در زمان واقعی امکان‌پذیر می‌کند.

سطوح ایمن تر و ماندگارتر

در بخش مواد، سطوح کم صدا و کم پاشش برای بهبود عملکرد صوتی و رطوبت جاده ها توسعه یافته است. بهینه سازی طراحی این سطوح به معنای ایجاد تعادل بین دوام، مقاومت در برابر لغزش و هزینه های کل عمر است. چالش‌های دیگر شامل به حداقل رساندن کاهش عملکرد در طول زمان و امکان افزایش ریسک‌پذیری توسط رانندگان است.

مواد قیر اصلاح‌شده با پلاستیک برای ایجاد جاده‌های بادوام‌تر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، نگرانی هایی در مورد این محصولات وجود دارد، مانند فقدان استانداردها و مشخصات در صنعت، حجم پلاستیک وارد شده به قیر و پیامدهای محصولات جانبی زباله های پلاستیکی ناشی از زوال سطح بر محیط زیست و اکوسیستم های اطراف. قبل از اینکه این مواد در سطح ملی عرضه شوند، انجام تحقیقات بیشتر ضروری است.

مناسب نگه داشتن جاده ها برای هدف

TRL در بسیاری از پروژه های پیشرو برای پیشرفت سیستم های حمل و نقل شرکتها دارد. اینها شامل طرح‌های تحرک مشترک، پروژه‌های CAV با مشخصات بالا، موادی که امید به زندگی را دو برابر می‌کنند، و استفاده از یادگیری ماشینی و مدل‌سازی داده‌های آماری برای پیش‌بینی روندهای آینده، افزایش کارایی و بهبود خدمات عمومی است.حفظ شبکه جاده ای گسترده بریتانیا برای آینده حمل و نقل حیاتی است. مهندسان عمران باید اکنون آماده شوند و برای پذیرش تغییرات سریع پیش رو در بخش حمل و نقل، نوآوری کنند.

این حرفه نیاز به توسعه یک استراتژی متمرکز برای آینده، با سیاست‌های قوی برای حفظ و تقویت پایه‌های شبکه جاده‌ای دارد تا اطمینان حاصل شود که همچنان برای هدف مناسب است.

4- جاده های دیجیتال 2025

در 2 سپتامبر 2021، بزرگراه‌های ملی (بزرگ‌راه‌های انگلستان سابق) طرح و برنامه جاده‌های دیجیتال 2025 را راه‌اندازی کرد که از طریق آن با شرکای فناوری برای اتخاذ فناوری‌های دیجیتال برای حرکت به سمت وسایل نقلیه الکتریکی، متصل و خودران کار خواهند کرد.

اجزای اولیه برنامه

Digital Roads 2025 شامل ابتکاراتی است که برای پیش‌بینی نیازهای تعمیر و نگهداری جاده و بهبود کارایی تعمیرات با هم کار می‌کنند.

یکی از مؤلفه‌ها دوقلوی مجازی شبکه جاده‌ای است که نقشه‌ها و مدل‌های ثابت را با نسخه‌های زنده و دیجیتال جایگزین می‌کند که می‌توانند تشخیص دهند که چه زمانی به تعمیر و نگهداری نیاز است.

این کار با کمک تحقیقات و نوآوری انگلستان (UKRI)، شورای تحقیقات مهندسی و علوم فیزیکی (EPSRC)، برنامه EU MSCA COFUND، شرکت ساخت و ساز و مهندسی Costain و دانشگاه کمبریج انجام می شود. بودجه برای این سیستم از دو کمک مالی تامین می شود: کمک هزینه مشارکت رفاه جاده های دیجیتال EPSRC به مبلغ 8.6 میلیون پوند و برنامه کمک هزینه تحصیلی جاده های آینده MSCA COFUND اتحادیه اروپا به مبلغ 6 میلیون پوند.

مصالح جاده ای هوشمند نیز بخشی از این برنامه است. هنگامی که این مواد در سطوح جاده موجود گنجانده شوند، می توانند داده های “زنده” را با یک سیستم دوقلوی دیجیتال ترکیب کنند که جاده و وضعیت آن را به تصویر می کشد. این فناوری تشخیص اینکه چه زمانی به کار تعمیر و نگهداری نیاز است را ممکن می‌سازد و به جاده‌ها اجازه می‌دهد تا با استفاده از فناوری خود ترمیم‌شونده، خود را تعمیر کنند.

این برنامه همچنین در حال استفاده یا در حال توسعه، کارخانه متصل و مستقل، ساخت خارج از محل و روش های ساخت مدولار است. امید است که این سیستم ها بتوانند زمان تحویل طرح را تا 50 درصد کاهش دهند و در عین حال اختلال (و افزایش ایمنی) را برای رانندگان محدود کرده و انتشار کربن مرتبط را تا حدود 50 درصد کاهش دهند.

شبکه های داده محور

عملیات شبکه در حال تبدیل شدن به خودکار و مبتنی بر داده است. استفاده از فناوری – مانند حسگرها – به بزرگراه های ملی این امکان را می دهد که موقعیت ها را به جای پاسخ دادن به آنها، پیشی بگیرند. این شامل پیش بینی و تنظیم شرایط برای پاسخ به سطوح ترافیک، آب و هوا و شرایط محیطی است.

ارتباط با رانندگان نیز در حال بهبود است و اطمینان حاصل می کند که اطلاعات دقیق برای کمک به برنامه ریزی سفر از طریق کانال های دیجیتال در دسترس است. انتظار می رود در درازمدت، استقرار وسایل نقلیه متصل و خودران جریان ترافیک را بهبود بخشد و حوادث را تا 90 درصد کاهش دهد.

نگاهی فراتر از 2025

در حال توسعه برای سال 2050 و بعد از آن، ناوگان های حمل و نقل، پیام های شخصی سازی شده در داخل خودرو (و همچنین وسایل نقلیه به اشتراک گذاری داده ها) و جاده هایی هستند که اطلاعات را بدون استفاده از علائم سنتی منتقل می کنند. منابع مالی اضافی از طریق صندوق تعیین شده نوآوری و نوسازی تامین خواهد شد.

4- پنج فناوری که ساخت و ساز جاده را بهبود می بخشد

18 دسامبر 2020،

به فن آوری روش سفر ما را تغییر داده است – روش های حمل و نقل ما پیشرفته تر از همیشه هستند. اما وقتی در بزرگراه ها یا جاده های فرعی رانندگی می کنید، احتمالاً به فناوری مسئول مسیر فکر نمی کنید.

شرکت های برنامه ریزی بزرگراه برخی از بهترین جاده های جهان را با کمک سیستم ها، نرم افزارها و تجهیزات تکنولوژیکی ساخته اند. با ابزارهای پیشرفته، می توان مسیرهای بزرگی از جاده ها را در کمترین زمان ساخته یا بهبود بخشید. و با بهبود کارآمد شبکه‌های جاده‌ای، سازمان‌ها می‌توانند با ایمنی جاده و جریان ترافیک تلاش کنند، ازدحام را کاهش دهند و خطرات تصادفات را محدود کنند.بنابراین در اینجا چند فناوری ارایه می شود که ساخت و ساز جاده را بهبود بخشیده اند و برخی از کارآمدترین بزرگراه ها را برای ما به ارمغان آورده اند.

1- سیستم های لیدار

قبل از بهبود یا ساخت جاده ها، سازمان های حمل و نقل بررسی هایی را از جاده ها، زیرساخت ها و زمین های موجود برای مسیرهای جدید بالقوه انجام می دهند. اطلاعات جمع‌آوری‌شده در این بررسی‌ها می‌تواند به تیم‌ها در تجزیه و تحلیل وضعیت و طرح جاده‌ها و برنامه‌ریزی مسیرهای جدید یا بازسازی کمک کند.

در گذشته، سازمان ها از روش ها و تجهیزات سنتی نقشه برداری مانند تئودولیت ها برای جمع آوری اطلاعات از جاده ها استفاده می کردند. با این حال، بررسی‌های مدرن اکنون از LiDAR استفاده می‌کنند که به عنوان فناوری تشخیص نور و محدوده نیز شناخته می‌شود. این سیستم ها اطلاعات دقیقی را از سطح زمین با استفاده از پالس های نور لیزر برای جمع آوری مختصات سه بعدی از ناحیه اسکن شده جمع آوری می کنند. سیستم‌های LiDAR میلیون‌ها مختصات یا «نقطه» را در یک نظرسنجی جمع‌آوری می‌کنند که با هم یک «ابر نقطه» را تشکیل می‌دهند.

ابرهای نقطه ای، زمانی که با نرم افزار مناسب تجزیه و تحلیل می شوند، یک نمایش دیجیتال دقیق از محیط بررسی شده را تشکیل می دهند – یک مدل سه بعدی CAD. این مدل می تواند توسط سازمان های برنامه ریزی بزرگراه برای بازرسی جاده ها و مسیرهای موجود، تجزیه و تحلیل وضعیت سطوح و شناسایی و مکان یابی ویژگی هایی مانند پیاده روها، علائم و ریل های محافظ استفاده شود. سپس این اطلاعات می تواند به سازمان ها در تصمیم گیری آگاهانه در مورد پروژه های برنامه ریزی بزرگراه کمک کند.

2- نرم افزار پردازش ابری نقطه ای و مدل سازی کامپیوتری

این فناوری با LiDAR همراه است. نرم افزار پردازش ابر نقطه ای میلیون ها مختصات جمع آوری شده در بررسی های LiDAR را به یک مدل دیجیتالی سه بعدی از منطقه مورد بررسی تبدیل می کند.

سپس تیم ها و پیمانکاران فردی می توانند از مدل CAD برای بازرسی زمین، جاده ها و زیرساخت ها استفاده کنند. طرح جاده ها و تقاطع ها را می توان با استفاده از شبیه سازی وسیله نقلیه بررسی و حتی آزمایش کرد. با حرکت یک وسیله نقلیه دیجیتال از طریق مدل CAD، تیم ها می توانند خطرات برخورد و مسائل مربوط به جریان ترافیک را شناسایی و مکان یابی کنند.

این نرم‌افزار می‌تواند مسیرهای جدید را نیز شبیه‌سازی کند، بنابراین مسیرهای جدید و همچنین مسیرهای موجود قابل آزمایش و تحلیل هستند. با انجام تجزیه و تحلیل در ایمنی دنیای دیجیتال، سازمان ها می توانند مسائل بالقوه را قبل از شروع کار جاده شناسایی کنند. به این ترتیب، پروژه های راه سازی به احتمال زیاد موفق، مقرون به صرفه و به موقع هستند.

3- هواپیماهای بدون سرنشین

نوع دیگری از فناوری مورد استفاده سازمان های برنامه ریزی بزرگراه در سراسر جهان، پهپادها هستند. پهپادها به ابزاری حیاتی برای تیم‌های نقشه‌برداری جاده تبدیل شده‌اند، زیرا می‌توان آن‌ها را با سیستم‌های LiDAR نصب کرد و برای بررسی مناطق وسیعی از زمین در مدت زمان کوتاهی استفاده کرد.

با بررسی از آسمان، سازمان ها می توانند نقشه های دیجیتالی زمین از مناطق بزرگ را تهیه کنند که توسط سازمان های برنامه ریزی بزرگراه استفاده می شود و همچنین می تواند به نقشه برداری و ناوبری کمک کند.

4- فناوری سطح جاده ضد یخ

در مقاصد سردتر، یخبندان می‌تواند خطر جدی ایمنی در جاده‌ها داشته باشد و باعث شود رانندگان کنترل وسایل نقلیه خود را از دست بدهند. اما دانشمندان فناوری طراحی شده برای محدود کردن خطر رانندگی در زمستان را توسعه داده‌اند: سطوح جاده‌ای که می‌توانند خود را یخ زدایی کنند. این سطوح توسط سازمان های برنامه ریزی بزرگراه در سراسر جهان، از اروپا تا ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار می گیرند.

این سطوح با فرمول پتاسیم نمک ساخته شده و به تدریج نمک یخ زدایی را آزاد می کنند. این نه تنها جاده ها را برای رانندگان ایمن تر می کند، بلکه باعث صرفه جویی در هزینه شوراها در تلاش های یخ زدایی جاده ها می شود.

5- محبوبیت خودروهای برقی هر روز در حال افزایش است، بنابراین منطقی است که سازمان های حمل و نقل جاده ها را با در نظر گرفتن وسایل نقلیه الکتریکی بسازند. اما یکی از مشکلات این خودروها برد است که در حال حل شدن است . در حالی که خودروهای برقی اکنون می توانند با یک بار شارژ بسیار بیشتر از قبل حرکت کنند، برد باتری همچنان می تواند برای کسانی که مسافت های طولانی را طی می کنند مشکل ساز باشد.

بنابراین دانشمندان جاده هایی ساخته اند که می توانند ماشین ها را در حین رانندگی شارژ کنند. ریل های الکتریکی یا میدان های مغناطیسی تعبیه شده در زیر سطوح جاده قرار می گیرند و انرژی از طریق یک سیم پیچ در داخل خودرو به وسیله نقلیه منتقل می شود. این انرژی سپس باتری ماشین را شارژ می کند. این جاده ها برای پیاده روی کاملا ایمن هستند، حتی در باران، بنابراین هیچ خطر ایمنی برای عابران پیاده وجود ندارد.

شارژ دینامیک، خطوط اولویت الکتریکی در بریتانیا آزمایش شده است، و اولین جاده برقی شده در سوئد در سال 2018 افتتاح شد. این فناوری شارژ پویا احتمالاً در آینده توسط سازمان های حمل و نقل بیشتری مورد استفاده قرار می گیرد و جاده ها را برای رانندگان وسایل نقلیه الکتریکی بهبود می بخشد.

5- نوآوری در صنعت راهسازی

https://www.tensarcorp.com

توسط Bryan Gee, P.E. در 22 ژوئن 2021

دهکده باستانی در اروپا نشانه صنعت راه سازی با سابقه طولانی در نوآوری است. از رومی‌ها که راه را برای زیرساخت‌های جاده‌ای مدرن ما هموار می‌کنند تا پیشرفت‌های فناوری مانند سیستم مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM).

و همانطور که رومی‌ها در جاده‌های خاکی و جاده‌های آسفالت مدرن در بزرگراه‌های رومی پیشرفت کردند، ما وارد عصر جدید و هیجان‌انگیزی از نوآوری‌های ساختمانی می‌شویم – دورانی که آسفالت بازیافتی هزینه‌ها و انتشار کربن را کاهش می‌دهد، حسگرهای اینترنت اشیا (IoT) ترافیک را تحلیل می‌کنند. داده‌ها برای بهبود ایمنی و کاهش ازدحام، و جاده‌های برقی خودروهای برقی را در حین حمل و نقل شارژ می‌کنند. نوآوری هیجان انگیز است، اما می تواند باعث ایجاد اضطراب نیز شود.

حقیقت این است که نوآوری خوب است. نوآوری ها هزینه های بلند مدت را کاهش می دهند، انعطاف پذیری را افزایش می دهند و بهره وری را افزایش می دهند. این برای صنعت ساخت و ساز نیز صدق می کند، و این یکی از دلایلی است که چرا نوآوری ها در فناوری جاده و مصالح ما را هیجان زده می کند.

نوآوری هزینه های جاده را در دراز مدت کاهش می دهد

تغییر ترسناک است و می تواند گران باشد – به هر حال در کوتاه مدت. بسیاری از نوآوری ها از یک الگوی قابل پیش بینی به نام منحنی پذیرش یا منحنی S پیروی می کنند. طبق مدل منحنی S، نوآوری‌ها مانند محصولات جدید معمولاً با دوره‌ای از رشد آهسته آغاز می‌شوند که با هزینه‌های بالا مشخص می‌شود. همانطور که تقاضا برای یک محصول جدید به تدریج افزایش می یابد و قیمت ها کاهش می یابد، مقرون به صرفه بودن و عملکرد بهبود یافته منجر به رشد تصاعدی در تقاضا می شود و به کاهش هزینه ها و حتی عملکرد بهتر کمک میکند.

Tensar-Adoption-Curve-Image Source: Arkieva

سرعت پذیرش محصول جدید در نهایت کاهش می یابد، در این مرحله برای اختلال آماده می شود و چرخه از نو شروع می شود. اگر اولین تلفن های همراه را به خاطر دارید، به احتمال زیاد شاهد منحنی S در طول سال ها خواهید بود.

در سال 1983، Motorola DynaTAC 8000X به اولین تلفن همراه تجاری در دسترس تبدیل شد. به گفته Ooma، این تلفن در سال 1983 به قیمت 3995 دلار فروخته شد. با توجه به تورم، این تلفن 10711.65 دلار در پول امروزی است. اکنون، آن را با 800 دلار برای یک آیفون 12 یا گلکسی اس 21 جدید مقایسه کنید، و واضح است که قیمت تلفن های همراه به شدت کاهش یافته است، بدون در نظر گرفتن پیشرفت های بزرگی که در عملکرد آنها انجام داده اند. سعی کنید با یک تلفن دهه 80 سلفی بگیرید.

این یک داستان مشابه برای نوآوری در ساخت و ساز جاده است. اختراعاتی مانند ژئوگرید جاده‌های محکم‌تری را ایجاد می‌کند که دوام بیشتری دارند، و استفاده خلاقانه از موادی مانند استفاده از لاستیک تایر زمینی (GTR) در آسفالت، راه‌هایی برای کاهش هزینه‌های ساخت و ساز جاده‌ها و آسیب‌پذیری بیشتر به محیط هستند.

نوآوری انعطاف‌پذیری جاده‌ها را افزایش می‌دهد

وقتی صحبت از تغییرات آب و هوا یی می شود چطور می توان در صنعت راه سازی به آن توجه ننمود. همانطور که Néstor Cenizo در مقاله ONTHEROAD اشاره می کند، تغییرات آب و هوا اثرات منفی قابل توجهی بر زیرساخت های جاده ای دارد. و طبق گزارش NOAA، بلایای آب و هوایی میلیارد دلاری در ایالات متحده سیر صعودی را طی می‌کنند، به طوری که میانگین هزینه سالانه چنین رویدادهایی از 18 میلیارد دلار در سال در دهه 1980 به 123.3 میلیارد دلار در سال تنها در پنج سال گذشته افزایش یافته است.

انطباق با این تغییرات به جاده‌های انعطاف‌پذیری نیاز دارد که بتوانند شرایط متغیر و متغیرتر را تحمل کنند. یعنی نوآوری. رویکردهای نوآورانه برای مدیریت آب باران مانند کاشت درختان و ساختن بیو فناوری ها در حال حاضر انعطاف‌پذیری را در برخی مناطق با کاهش خطر سیل بهبود می‌بخشد و شیوه‌های مدیریت آتش‌سوزی بومی مانند سوختگی‌های کنترل‌شده برای محافظت از جوامع در برابر آتش‌سوزی‌های جنگلی در مکان‌هایی مانند کالیفرنیا، بریتیش کلمبیا و استرالیا بازگشته است.

این تاکتیک‌ها و بسیاری از تاکتیک‌های دیگر همگی به انعطاف‌پذیری زیرساخت‌ها کمک می‌کنند و از نوآوری‌های فناوری مانند ژئوگریدها سود بیشتری می‌برند. ژئوگریدها با کاهش ترک‌های طولی بر روی خاک‌های بی کیفیت که با مشارکت متفاوت منقبض و متورم می‌شوند، انعطاف‌پذیری جاده را بهبود می‌بخشند، و با بهبود دوام در آب و هوای سرد که یخبندان می‌تواند یکپارچگی جاده را تهدید کند.

نوآوری اثبات شده و مقرون به صرفه است

با بازگشت به منحنی S، به راحتی می توان دید که چگونه نوآوری زندگی را آسان تر و مقرون به صرفه تر می کند. کیفیت بالای زندگی بسیاری از مردم کشورهای توسعه یافته بدون نوآوری های قرن گذشته امکان پذیر نخواهد بود. در آب و هوای گرم تر، تهویه مطبوع به تنهایی جان افراد بی‌شماری را از بیماری‌های ناشی از گرما نجات داده است، به غیر از زندگی هزاران نفری که توسط پشه‌بند در مناطق مبتلا به مالاریا نجات یافته‌اند.

نوآوری کار می کند و مقرون به صرفه است. ژئوگریدهای مصنوعی نه تنها جاده‌های بادوام‌تر و طولانی‌تر می‌سازند، بلکه زمان فرآیند ساخت و ساز را نیز کاهش می‌دهند و به لایه‌های کمتری از روسازی نیاز دارند. این به معنای کاهش هزینه های طول عمر و کاهش هزینه های اولیه در زمان و صرفه جویی در مواد اولیه است.

6- نتیجه گیری

صنعت حمل و نقل و خودرو سازی از یکسو با یکدیگر و از سوی دیگر با زیر ساخت های جاده ای در ارتباط هستند . تحول در هریک از این سه بخش به تحول در حوزه دیگر می انجامد و ریشه این تحولات نوآوری در فناوری ها می باشد . برای رشد متوازن و هماهنگ باید در برنامه ریزی های کلان کشور هماهنگی و تعامل و همکاری در این سه حوزه صورت گیرد . بنابراین موارد زیر می توانند بعنوان خطوط هادی در این راستا باشند :

• انجام مطالعات بین بخشی راهبردی برای فناوری های تحول دیجیتال در سه حوزه
• باز تعریف مدلهای تجاری فعالیت های اقتصادی ذیربط
• فعال سازی انجمن های علمی و صنعتی ذیربط و ارتباط سازمان یافته با دانشگاه ها
• ایجاد اکو سیستم نوآوری و فناوری های حمل و نقل و زیر ساخت ها و خودرو های جاده ای
• ایجاد شبکه ارزش از تحقیق و توسعه تا تجاری سازی ایده ها در مدلهای مشارکتی از طریق کارخانه های نوآوری