Innowacje na autostradzie: modele cyfrowe, drony i przyszłościowe rozwiązania w zakresie eksploatacji

Zadania związane z rozwojem i innowacjami są obecnie ściśle powiązane z eksploatacją dróg szybkiego ruchu. Firma MKIF Magyar Koncessziós Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. z jednej strony realizuje techniczną realizację konkretnych inwestycji, a z drugiej strony wdraża rozwiązania, które w dłuższej perspektywie zmieniają sposób funkcjonowania. Domonkos Koch jako koordynator projektów rozwojowychzajmuje się konkretnie rozbudową autostrady M1 i jej techniczną realizacją, a jako inżynier ds. innowacji odpowiada za projekty związane z nawierzchniami i technologiami.

„Ponadto jestem doktorantem, regularnie publikuję prace naukowe i często uczestniczę w konferencjach: moim celem, naszym celem jest zaprezentowanie naszej działalności środowisku branżowemu oraz nawiązanie kontaktów i wymiana doświadczeń z innymi przedstawicielami branży, zarówno w kraju, jak i za granicą.”

Diána Szigeti, jako inżynier ds. innowacji, zajmuje się głównie rozwojem operacyjnym. Jednym z głównych celów Spółki jest zwiększenie wydajności i bezpieczeństwa funkcjonowania istniejącej infrastruktury.

Chociaż projekty realizowane obecnie w ramach MKIF Zrt. w wielu przypadkach znajdują się jeszcze w fazie eksperymentalnej, już teraz wyraźnie widać, że są one skuteczne, a ponadto stanowią część świadomie skonstruowanego, opartego na wzajemnych powiązaniach systemu rozwoju. Jeśli rozwiązania te sprawdzą się, funkcjonowanie krajowej sieci dróg szybkiego ruchu może stać się bardziej efektywne, a w dłuższej perspektywie mogą one wytyczyć kierunek rozwoju dla całej branży.

W oparciu o technologie cyfrowe: mobilne systemy mapowania

Cyfryzacja stanowi dziś ogromną korzyść dla wykonawców nie tylko w budownictwie naziemnym, ale może być również skutecznie stosowana w budownictwie drogowym. „Jednym z takich narzędzi jest mobilny system mapowania. Jest to montowany na pojeździe skaner laserowy, wyposażony w kamery, który poruszając się z prędkością ruchu ulicznego jest w stanie gromadzić szczegółowe dane dotyczące drogi i jej otoczenia” – wyjaśnia szczegóły Diána Szigeti.

Urządzenie geodezyjne skanuje całe otoczenie w promieniu 150–200 metrów, tworząc chmurę punktów o wysokiej rozdzielczości, na podstawie której można opracować cyfrowy model całej infrastruktury. Stanowi to znaczący postęp w zakresie eksploatacji obiektów.

System ten wykorzystuje się również do pomiarów, w przypadku których obecnie standardem są inne, konwencjonalne procedury, ale jak podkreślił Domonkos Koch: „taki mobilny system mapowania stanowi doskonałe narzędzie dla zarządcy dróg właśnie dlatego, że jest to bardzo złożone urządzenie o szerokim spektrum zastosowań. W zeszłym roku przetestowaliśmy ocenę stanu dróg, a na ten rok planujemy ocenę grubości nawierzchni. Są to projekty oparte na sobie nawzajem, których celem jest stworzenie za pięć lat cyfrowego modelu całej zbudowanej sieci.”

Zarządzanie obiektami – kluczem jest optymalne funkcjonowanie

Powstała w ten sposób baza danych umożliwi w dłuższej perspektywie dokładniejsze planowanie i zoptymalizowane działania. Stanowi to podstawę zarządzania obiektami. Jak wyjaśniła Diána Szigeti:

„Naszym celem jest, aby nasza działalność była opłacalna w długiej perspektywie czasowej. Przy pomocy obecnie dostępnych narzędzi znacznie trudniej jest podejmować optymalne decyzje z wyprzedzeniem na dziesięciolecia. Potrafimy planować na 1–2 lata, ale nie na 35 lat. Narzędzia te pomagają nam podejmować optymalne decyzje przez cały okres trwania koncesji.”

Nowe podejście do badania nawierzchni

Tradycyjne metody badania nawierzchni – na przykład pobieranie próbek metodą wiercenia – są powolne, kosztowne i niszczące. Celem tej innowacji jest zastąpienie ich nowocześniejszymi, opartymi na danych rozwiązaniami. „Dzięki mobilnemu mapowaniu możliwe może stać się nawet określenie grubości nawierzchni – na większym obszarze i z większą gęstością danych. Podczas gdy w przypadku wiercenia otrzymujemy jeden punkt danych na 3000 m², tutaj zbieramy informacje w sposób ciągły, na dużym obszarze” – wyjaśnił szczegóły Domonkos Koch.

Pomiar nośności nawierzchni drogowej również wymaga unowocześnienia. Inżynierowie ds. innowacji z projektu MKIF podjęli się tego zadania i we współpracy z dwoma naukowcami z uczelni opracowują nowocześniejszą metodę, która pozwala klasyfikować nośność na podstawie danych zebranych w sposób dynamiczny. Jak mówi: „Zaprezentowaliśmy to już fachowej publiczności na konferencjach, a w czerwcu zakończymy projekt. Naszym celem jest włączenie tej metody do technicznych przepisów dotyczących dróg, ale wiemy, że może to potrwać nawet kilka lat.”

Kolejnym ważnym kierunkiem rozwoju jest automatyczne wykrywanie pęknięć, które dzięki uczeniu maszynowemu pozwala na dokładniejszą i bardziej obiektywną ocenę. Koordynator projektu dodał:

„Celem Spółki Koncesyjnej jest opracowanie krajowej procedury oceny pęknięć w taki sposób, aby można było uzyskać ten sam wynik przy użyciu różnych narzędzi. W tym celu, po ustaleniu podstaw teoretycznych, konieczne jest przetestowanie wielu narzędzi”.

Wsparcie w podejmowaniu decyzji na 30 lat: system zarządzania nawierzchniami

Jednym z kluczowych elementów długoterminowego planowania jest system zarządzania nawierzchnią (PMS), który pomaga określić, kiedy i jakie działania są najbardziej opłacalne.

„Celem jest ustalenie, który odcinek drogi, kiedy i przy użyciu jakiej technologii warto wyremontować w całym okresie obowiązywania koncesji, biorąc pod uwagę przede wszystkim kwestie ekonomiczne, przy jednoczesnym wypełnieniu naszych zobowiązań umownych.”

Takie podejście wykracza poza doraźne naprawy i umożliwia optymalizację w oparciu o cały cykl życia. „O ile na Węgrzech okres 30–35 lat wydaje się długi, to w skali międzynarodowej jest on wyjątkowo krótki. W Austrii myśli się w perspektywie stu lat, podobnie jak u nas, gdzie na sto lat planuje się obiekty sztuki, mosty, systemy odwadniające i roboty ziemne. Nawierzchnie mają krótszą żywotność, dlatego sensowne jest optymalizowanie prac konserwacyjnych i utrzymaniowych w perspektywie 30 lat” – wyjaśnił inżynier ds. innowacji

Drony w służbie operacyjnej

Jedną z najbardziej spektakularnych innowacji w zakresie eksploatacji jest wprowadzenie technologii dronów. Na jednym z odcinków autostrady M1 trwają już testy kilku dronów i stacji bazowych.

Drony dostarczają obraz sytuacji na drogach w czasie rzeczywistym i szybko reagują w razie wypadków lub zatorów. Od kwietnia urządzenia te są testowane w dwóch głównych celach: w celu zastąpienia kontroli drogowych w terenie oraz w celu monitorowania ruchu i analizowania powstałych zatorów.

„W trakcie okresu testowego sterujemy trzema dronami z pięciu stacji bazowych rozmieszczonych wzdłuż linii M1; stacje te znajdują się co dziesięć kilometrów, od Herceghalom do Tata. Za pomocą dronów monitorujemy ruch drogowy: w razie wypadku natychmiast wysyłamy najbliższego drona na miejsce zdarzenia i otrzymujemy obraz sytuacji na żywo. Testujemy również, czy dron jest w stanie zebrać informacje, które mogą pomóc w pracy kontrolerów drogowych” – przedstawiła Diána Szigeti.

W przyszłej eksploatacji ważną rolę odegra sztuczna inteligencja: system będzie w stanie automatycznie rozpoznać na przykład uszkodzoną barierkę lub przeszkody na jezdni.

Bezpieczeństwo ruchu drogowego: podejmowanie decyzji na podstawie danych

Inżynier ds. innowacji podkreślił, że kolejnym ważnym celem tych zmian jest zwiększenie bezpieczeństwa ruchu na obsługiwanych drogach szybkiego ruchu. W tym celu konieczne jest najpierw dokładne zidentyfikowanie problemów.

„Pierwszym krokiem jest zrozumienie, co powoduje wypadki i w jaki sposób możemy wpływać na zachowanie użytkowników dróg. Pomocne w tym są obserwacje z kamer, dane o ruchu drogowym oraz różne rozwiązania eksperymentalne.”

Odporność i zrównoważony rozwój: dostosowanie się do przyszłości

Dzisiaj innowacji nie da się już oddzielić od zrównoważonego rozwoju i zdolności adaptacyjnej w kontekście środowiskowym. „Nie chodzi o to, czy potrafimy działać w sposób zrównoważony, ale o to, w jakim stopniu potrafimy dostosować się do zmieniającego się środowiska” – podkreślił Domonkos Koch.

Celem badań nad odpornością psychiczną jest ustalenie:

• jak nasza działalność lub infrastruktura wpłynęła na środowisko w ciągu ostatnich 35 lat,
• a także, w jaki sposób środowisko wpływa w tym samym czasie na infrastrukturę lub na naszą działalność.

Należy zidentyfikować związane z tym zagrożenia i znaleźć sposoby na ich ograniczenie. Może to obejmować na przykład sadzenie roślin, narażenie na hałas, a nawet skutki zmian klimatycznych. Oczywiście nie można mówić o infrastrukturze odpornej w oderwaniu od innych sektorów; mamy nadzieję, że pozostałe branże również pójdą w tym kierunku i wspólnie uda nam się stworzyć bardziej odporne środowisko.

Ciągłe uczenie się na podstawie przykładów międzynarodowych

Rozwiązania te opierają się również na doświadczeniach międzynarodowych. Specjaliści z MKIF Zrt. nieustannie konsultują się z zagranicznymi podmiotami z branży; za pozytywny wzór uznają praktyki austriackich, portugalskich i włoskich zarządców autostrad. Celem jest stworzenie systemu, który będzie dostosowany do lokalnych warunków, ale jednocześnie będzie wykorzystywał nowoczesne rozwiązania na poziomie międzynarodowym.

Praca niewidoczna, wymierne wyniki

Ostateczny cel innowacji niekoniecznie musi być spektakularny – wręcz przeciwnie. „Dobrze wykonujemy swoją pracę, gdy jest ona najmniej zauważalna” – uważa Domonkos Koch.

Oznacza to: mniej awarii, bezpieczniejszy ruch drogowy, bardziej przewidywalną eksploatację – oraz sieć dróg funkcjonującą w sposób zrównoważony w perspektywie długoterminowej. Z wywiadu jasno wynika, że przyszłość zarządzania drogami opiera się na danych, cyfryzacji i współpracy.