Инновации и технологические достижения в дорожном строительстве

Дороги соединяют города и страны, облегчают транспортировку товаров, а также более гибкую мобильность между людьми. Такие страны, как США, Япония, Великобритания, Швеция и Китай, находятся на переднем крае дорожных инноваций. Мы решили разобраться, что происходит в дорожном строительстве в России. Какие инновации уже внедрены  и что разрабатывается. 

- Умные тротуары

Умные тротуары созданы с целью адаптации к меняющимся потребностям дорог. Используя датчики или системы управления, они могут подстраиваться под природные условия , оценивая температуру, влажность, вибрацию почвы и т. д. Одним из ключевых игроков в этом секторе является американская компания Integrated Roadways, которая разрабатывает «умный» тротуар, состоящий из больших прямоугольных элементов, соединенных между собой модульно. Среди его преимуществ — быстрая установка и сбор данных о дорожном движении для повышения безопасности и управления дорожным движением. 

Российская разработка: смарт-тротуар

В 2022 г второкурсники магистратуры УГНТУ Богдан Соловьев и Гиорги Гамисония выиграли грант на создание своего «антигололедного» смарт-тротуара.

Главные его преимущества:

- Экологичность, автономность и безопасность. Не надо использовать химические реагенты. Датчики при необходимости автоматически включают нагрев, самостоятельно регулируя температуру

- Еще одна особенность разработки - пьезодатчики, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Так тротуар может самостоятельно "подпитываться" от электроэнергии, вырабатываемой при хождении по нему людей.

Разработкой интересуются образовательные организации республики Башкортостан, а также коммерсанты.

- Солнечные дороги

Еще одним трендом в развитии дорог является внедрение солнечных дорог — технологии, которая предполагает встраивание солнечных панелей в поверхность дорожного полотна, чтобы преобразовать солнечный свет в электричество. Они предлагают децентрализованный и широко распространенный метод производства возобновляемой энергии, используя преимущества недостаточно используемых дорожных покрытий.

Такие компании, как Colas, создавшая первое в мире фотоэлектрическое решение для дорожного покрытия во Франции, и Solar Roadways, которая установила ряд панелей в Route 66 Welcome Center в Миссури, проводят исследования моделей для разработки эффективных дорог, способных доставлять чистую энергию в места, которые в настоящее время слабо охвачены энергетической инфраструктурой, обеспечивая при этом безопасную поверхность для движения.

В статьях от 2017 года писали, что планируется тестирование «солнечных» дорог в России, но информации о результатах мы не нашли. Если у вас есть примеры внедрения этой технологии в РФ, поделитесь с нами, пожалуйста.

- Самовосстанавливающиеся и устойчивые дорожные покрытия

Автомагистрали и дороги подвергаются интенсивным движениям и весам, вызывающим структурные повреждения, такие как трещины или выбоины, они имеют ограниченный срок службы, но этому может быть положен конец с разработкой самовосстанавливающихся материалов, тех, которые после повреждения или неисправности могут вернуться в свое первоначальное состояние без необходимости ремонта человеком.

Несмотря на то, что подобные технологии все еще широко используются в академических исследованиях, компании, работающие в этой инновационной области, начинают расти:

• Basilisk, стартап из Нидерландов, который использует бактерии для ремонта определенных конструкций, включая дороги и мосты. Микроорганизмы вырабатывают карбонат кальция, который может заполнять трещины и зазоры в бетоне и укреплять материал с течением времени.
• CarbonCure, канадский стартап, разработавший процесс для повышения экологичности бетона, который заключается в впрыскивании углекислого газа в процессе производства бетона, вызывающего химическую реакцию, которая делает материал более устойчивым и долговечным. 

Российская технология: самозалечивающийся асфальт

Специалисты университета НИТУ «МИСиС» разработали технологию, которая позволит экономить на ремонте асфальта время и деньги в несколько раз. Особенность - углеродные нанотрубки «Таунит-М», добавленные в смесь в небольшой пропорции. По такой дороге достаточно пройтись мобильной установке СВЧ-излучения и катку. И дефекты затягиваются.

Похожий метод разрабатывают в Китае и Голландии, но там в роли приёмников излучения планируют применять тонкие металлические волокна. Наш метод, в отличие от иностранного «металлического», не требует изменения состава самой асфальтобетонной смеси. Разница подхода вынужденная: НИТУ «МИСиС» уверяет, что только у нас придумана и запатентована технология введения углеродных нанотрубок в вязкий битум и равномерного их распределения. Самозалечивающийся асфальт в виде эксперимента должен был быть уложен в Москве в 2018 г.

Но о результатах эксперимента мы снова не обнаружили и отправили запрос на комментарий в университет. Как только получим информацию, обязательно добавим в статью их ответ.

- Электрические дороги

С появлением электромобилей появились решения, облегчающие жизнь людей, такие как беспроводная зарядка электромобилей, которые заряжают автомобиль на ходу. Израильский стартап Electreon предлагает такие решения, интегрированные в сам асфальт, которые приводят к сокращению использования тяжелых аккумуляторов и увеличению времени работы транспортных средств, которые заряжаются во время движения, в очереди или на парковке в их инфраструктуре.

Реализация в России: ЭЗС от  Москвы до Владивостока

«ЭЗС РусГидро» и «Автодор-Девелопмент» подписали соглашение о развитии сети зарядных комплексов для электромобилей на скоростных дорогах Автодора.

В настоящее время электрозарядная сеть РусГидро насчитывает почти 300 зарядных станций на территории 37 субъектов Российской Федерации. Кроме супербыстрых ЭЗС РусГидро, каждый комплекс предоставляет автолюбителям ряд сопутствующих услуг: кафе, магазин с товарами для дороги, отдыха и путешествий, комната матери и ребенка, просторные туалетные комнаты.

В 2023 году компанией был реализован проект «Новый Шелковый путь». Теперь ЭЗС установлены на всей протяженности трассы «Владивосток-Москва». А во Владивостоке и Южно-Сахалинске работает электрокаршеринг РусГидро Green Crab. Управление арендой электромобилей осуществляется через мобильное приложение, а заряжать электромобиль можно бесплатно на ЭЗС РусГидро.

- Экологичное дорожное покрытие

Еще одной актуальной проблемой является использование загрязняющих веществ для создания и асфальтирования дорог, для чего британская компания MacRebur запатентовала устойчивое асфальтобетонное решение на основе устойчивых полимеров, которые позволяют значительно сократить выбросы углерода в планету.

Пластиковые отходы представляют собой серьезную проблему загрязнения, поэтому все больше и больше компаний ищут способы использовать их перепроизводство. Среди них голландская компания VolkerWessels запатентовала CinrculinQ. По их решению пластиковые отходы, которые обрабатываются таким образом, что и имеют форму листов.

Листы соединяются вместе, образуя дорогу. Это решение сокращает отходы и загрязнение окружающей среды при производстве, так как требуется гораздо меньше оборудования.

Российская разработка: модификация асфальтобетонной смеси

Ученые политехнического института г. Пермь создали технологию модификации асфальтобетонной смеси на основе бытовых пластиковых отходов. Предполагается, что эта асфальтобетонная смесь способна выдержать воздействие экстремально низких температур.

Ранее возможность использовать отработанные полимерные материалы для дорожного строительства изучало ОАО «Роснано». Но проект был приостановлен, когда разработчики поняли, что придется вносить серьезные изменения в ГОСТы, СНиПы и прочие технические регламенты.

Теперь перспективную тему развивают учёные Пермского национального исследовательского политехнического института (ПНИПУ). Доказано, что пластик улучшает практические характеристики дорожного покрытия: повышается водостойкость и устойчивость к воздействию машинного масла и топлива, улучшается сцепление с колесами автомобилей, снижается деформация покрытия. Ожидается, что будут снижены эксплуатационные затраты и на модернизацию асфальтовых заводов потребуются минимальные затраты. Если он хотя бы частично заменит битум, то еще резко сократится загрязнение окружающей среды.

Представленные здесь технологии обладают потенциалом для улучшения экологической ситуации и качества жизни людей, а также для поиска новых эффективных и устойчивых решений в дорожном строительстве.