مستقبل مركبات السكك الحديدية الخفيفة المستقلة: الفرص والمخاطر

مقدمة: لماذا السكك الحديدية الخفيفة المستقلة هي درب المغازلة

وتواجه نظم النقل العابر الحضرية في جميع أنحاء العالم ضغوطا متزايدة لنقل المزيد من الناس بسرعة وأنظف وأكثر موثوقية، وتمثل مركبات السكك الحديدية الخفيفة المستقلة ذاتيا قفزة تقنية يمكن أن تتصدى لهذه التحديات، وخلافا لنظم المترو التي تعمل على المسارات المتفرقة تماما، فإن مركبات الصواريخ المضادة للمركبات تعمل على شبكات السكك الحديدية الخفيفة القائمة - التي كثيرا ما تتقاسم المقاطعات مع حركة المرور في الشوارع أو المناطق المشاطئة.

فالمفهوم ليس خيالا علميا، فقد قامت مدن مثل Abu Dhabi] باختبار الترامات المستقلة، كما أن العديد من المشغلين الأوروبيين يجربون السكك الحديدية الخفيفة التي لا تحركها دوافع على أجزاء متدنية السرعة، ومع تحسن الخوارزميات وانخفاض تكاليف الاستشعار، فإن الأخطاء في الأسئلة تنتقل من " إذا " إلى " سرعة " الرافعات المحتملة ستن.

The Technology Behind Autonomous Light Rail Vehicles

ارتشـاء الحسـاس وتصوره

ويعتمد نظام الأشعة فوق البنفسجية الحديثة على مجموعة زائدة من أجهزة الاستشعار: ليدار لرسم الخرائط بثلاثة دي، ورادار لكشف العقبات البعيدة المدى، وكاميرات تعريفية عالية للتعرف على ضوء السير وعرقلة المسار، وأجهزة الاستشعار فوق الصوتية للأجسام القريبة من البيئة، وتُبث هذه المدخلات بواسطة مجهزي اللوحات التي تعمل على نماذج الكشف عن الأجسام ذات الوقت الحقيقي، وكثيرا ما تكون مصممة على شبكات تخزين المواد.

القرار - المحافظ

والمخابرات الأساسية للشركة هي محرك القرار، وهي تجمع بين بيانات التصورات وخرائط المسارات الرقمية، والحدود القصوى للسير، والجدول الزمني لإشارة المرور، والمعلومات المتعلقة بشغل المسارات الآمنة، ويجري تدريب نماذج التعلّم من أجل معالجة الحالات الحادة مثل المركبات غير المتوقعة التي تعبر المسارات عند معبر للصفوف، والتحدي الرئيسي هو تحقيق التوازن بين السلامة المحافظة والتدفق الفعال.

هيكل المحفوظات في منطقة الساحل

ويجب أن تستوفي نظم السكك الحديدية المستقلة مستوى السلامة 4، وهو أعلى مستوى للسلامة على السكك الحديدية، وهذا يعني معدات زائدة، ومكابح مثبتة، ومنطق " مبدل " يبطل مفعول التوقف المراقب إذا فقد الاتصال بالتحكم المركزي، وخلافاً للسيارات المستقلة التي قد تسحب إلى الرصيف، لا يمكن أن تترك مركبة سكك الحديدية الخفيفة مساراً غير متوقع، وبالتالي يجب أن تكون محركاً غير متوقع.

الفرص: حيث يُمارس السكك الحديدية الخفيفة المستقلة

الوفورات في التكاليف التشغيلية

وتستأثر مرتبات السائقين بنسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة من مصروفات التشغيل في العديد من نظم السكك الحديدية الخفيفة، وبإلغاء الحاجة إلى المشغلين على متن السفن، يمكن لوكالات المرور العابر إعادة توجيه تلك الأموال نحو الصيانة أو تحسين الترددات أو تخفيض أسعار السفر، وتعمل مترو كوبنهاغن، الذي لا يحمل أي سائق منذ عام 2002، بملاك أقل بكثير من عدد المركبات المماثلة التي تستخدم في السائقين (]) والمصادر [وعود مقسمة]).

زيادة التردد والقدرة

ويعاني السائقون من القيود والتحولات والقواعد النقابية التي تحد من عدد المرات التي يمكن فيها تشغيل القطارات، ويمكن للنظم المستقلة أن تعدل مسارات العمل في الوقت الحقيقي على أساس الطلب، وخلال ساعات الذروة، يمكن للمضادات المحلية أن تدار على فترات 90 ثانية؛ وخلال فترات التوقف عن العمل، يمكن أن توحد لتنقذ الطاقة، مما يزيد من القدرة الفعلية للطرق القائمة دون توسيع الهياكل الأساسية بتكلفة معقولة([FL]).

تحسين السلامة

فالخطأ البشري هو السبب الرئيسي لحوادث السكك الحديدية الخفيفة التي تشعل الأضواء الحمراء، أو تضليل المسافات، أو عدم رؤية المشاة، ولا تُصرف النظم المستقلة ذاتياً، وتحافظ على اليقظة المستمرة، وتراعي الحدود القصوى للسرعة، ويمكن أن ترد بسرعة أسرع من أي إنسان.

تعزيز إمكانية الوصول والتصميم الشامل

ويمكن أيضاً برمجة نظم مستقلة " لا تقدم سوى " في محطات منخفضة الطلب، مما يقلل من فترات الانتظار، كما يمكن تكييف المساعدين الصوتيين على متنها وأجهزة الإنذار في الوقت الحقيقي حسب احتياجات فرادى الركاب عن طريق إدماج الهواتف الذكية، مما يجعلنا نعبر عبرها أكثر إعاقة.

الكفاءة البيئية وكفاءة الطاقة

ويمكن لمركبات السكك الحديدية الخفيفة المستقلة أن تزيد سرعة التسارع وتتجددها إلى أقصى حد من المشغلين البشريين، ومن خلال الحفاظ على ملامح أسرع سلسة، فإنها تقلل استهلاك الطاقة بنسبة تتراوح بين 10 و15 في المائة مقارنة بالسيارات اليدوية، وعندما تقترن بكهرباء - كهرباء مشتركة في أجهزة القاذورات الخفيفة تنتج انبعاثات من العجلات الصفرية، مما يجعلها أداة قوية للمدن ترمي إلى تحقيق أهداف خفض الكربون مع نقل أعداد كبيرة من الناس بكفاءة.

المخاطر والتحديات: ما يمكن أن يخطئ

الخصومات الأمنية

وهناك شبكة مستقلة للسكك الحديدية الخفيفة، في صميمها، نظام حاسوبي موزع، وكل جهاز استشعار وملجأ ووصل اتصال هو نقطة دخول محتملة للجهات الفاعلة الخبيثة، ويمكن أن يوقف برنامج " سيبرايت " التدريبات، أو يعطل أولوية الإشارة في المقاطع، أو حتى يسبب الاصطدامات عن طريق بيانات كشف العقبات، كما أن هجوم الفدية لعام 2016 على نظام السك الحديدية الخفيفة في سان فرانسيسكو ([FLT:

طرائق الفشل التقني

ولا يوجد نظام مثالي، إذ يمكن أن يعمى الحساسات من الأمطار الغزيرة أو الثلج أو ضوء الشمس، ويمكن أن تُعلق إشارات النظام العالمي لتحديد المواقع أو تُحجب من الأنفاق، ويمكن أن تفشل حركة " ليدار " دون إنذار، وفي قطار يقوده الإنسان، يطبق المشغل حكما في حالات غامضة، وقد يتوقف نظام مستقل أو يمضي قدما بصورة غير صحيحة، وقد أظهرت حادثة السيارات المستقلة التي وقعت في أوبر عام 2018 خطر الإفراط في الارت في الارتحال على الارت.

Displacement Force

أما الخطر الاجتماعي الأكثر إلحاحاً فهو فقدان الوظائف، إذ إن سائقي السكك الحديدية الخفيفة في بلدان كثيرة يقترنون بأجور من الدرجة المتوسطة ويكسبون فيها، إذ إن إعادة تدريب سائق ليصبح مشغلاً مركز المراقبة أو فنياً في الصيانة ليس دائماً مستقيماً، وتشير التقديرات الواردة من منظمة العمل الدولية إلى أن التشغيل الآلي في النقل يمكن أن يزيل ملايين العمال على الصعيد العالمي بحلول عام 2030 دون وجود سياسات استباقية في مجال عدم المساواة، مثل الدعم الانتقالي.

تكاليف الهياكل الأساسية المرتفعة

ولا يمكن استبدال السكك الحديدية الخفيفة المستقلة بالمركبات الموجودة، بل يجب تجهيز المسارات بأجهزة الكشف أو وحدات الاتصال، كما أن الوصلات الخفية للحركة تحتاج إلى رفع مستوى دعم بروتوكولات المركبات إلى البنية التحتية (V2I) وقد تتطلب المنصات حواجز مادية أو أجهزة استشعار لمنع الناس من الإقلاع عن المسار، بل يمكن أن يتجاوز استثمار رأس المال الأولي 5 ملايين دولار لكل كيلومتر، وفقاً لميزانيات للنقل

التجمعات التنظيمية وتجمعات المسؤولية

ومن المسؤول قانوناً عن دخول قطار مستقل إلى المشاة؟ الجهة المصنعة؟ وكالة النقل؟ مطور البرامجيات؟ الأطر الحالية للمسؤولية ترتكز على مشغلين بشريين، وحتى يتم توضيح اللوائح، قد يتردد المشغلون في نشر مركبات مركّبات الفلور في بيئات معقدة، وعلاوة على ذلك، فإن التصديق على السلامة للسككك الحديدية المستقلة عملية متعددة السنوات تشمل السلطات الوطنية للسكك الحديدية (مثلاً، فإن نظام " FRA " في منطقة التبني البطيئة).

مقارنة السكك الحديدية الخفيفة المستقلة ذاتيا بأجهزة أخرى غير سائقة

ALRV vs. Driverless Metro

فالسيارات اللاسلكية التي لا تحمل أي سائق (مثل فانكوفر سكايتران، دبي ميترو) تعمل على مسارات منفصلة تماما عن الرتب مع أبواب شاشات منصة، وليس لديها تقاطعات، ولا مشاة، ولا سيارات على المسار، فالتلقائية أسهل وقد ثبتت منذ عقود، كما أن السكك الحديدية الخفيفة، على النقيض، تتجه إلى مستوى الشارع، وتعبر الطرق، وتتفاعل مع خيارات السلامة الرخيصة.

ALRV vs. Autonomous Buses

كما يجري اختبار الحافلات المستقلة ذاتياً (BBC])، ولكنها تفتقر إلى القدرة والكفاءة في السكك الحديدية، وتحمل حافلة مستقلة نموذجية 40 إلى 60 ركاب، ويحمل قطار السكك الحديدية الخفيفة 200 إلى 400، كما أن مركبات السكك الحديدية لديها مقاومة أقل، وكفاءة أفضل في استخدام الطاقة، وتكرس حقوقها في كثير من المدن.

دراسات الحالة: المبتدئون المبكرون ودروسهم

Nanjing’s Autonomous Tram

وقد وضعت لجنة التنسيق الإقليمية الصينية مساراً مستقلاً بدأ في محاكمات الركاب في نانجينج في عام 2020، حيث تستخدم هذه الترام علامات رادار مغناطيسية لربط حرم جامعي بمحطة مترو، على مسافة 2.5 كيلومتراً، وأظهرت النتائج الأولية انخفاض فترات الإقامة وتحسين الالتزام بالمواعيد، غير أن النظام يتطلب فصلاً كاملاً من حركة المرور في الشوارع يحد من إمكانية تطبيقه على الشبكة الأكبر في المدينة.

أبو ظبي

وكانت محاكمة أبو ظبي في عام 2021 جزءاً من Masdar City]) التطور الحضري الذكي، وقد استخدمت هذه الترام كاميرات وجهاز تحديد المواقع لربط حلقة مدتها 1.5 كيلومتراً دون أن يتقاسم أي مسارات مخصصة في الصف مع الدراجات والآفات، وقد حقق النظام استقلالية من المستوى 4 (لا يحتاج إليها أي عامل في إطار شروط القبول العادية) ولكن كان يتطلب وجود محرك أمن.

Potsdam’s “Digital S-Bahn” Pilot

وفي ألمانيا، تجري ولاية براندنبورغ اختباراً لسيارة سكك حديدية خفيفة مستقلة على خط 6 كيلومترات في بوتسدام، ويستخدم القطار نظام مراقبة القطار الأوروبي، وكاميرات على متن الطائرة، لعمليات آلية تصل إلى 60 كيلومتراً/ساعة، ويوجد سائق كنقطة هبوط ولكنه لا يلمس الضوابط، وقد أظهر المشروع أن معايير الإشارة القائمة يمكن تكييفها من أجل معالجة ذاتية وعدة للمدن الأوروبية ذات البنية التحتية القديمة.

دور القبول العام والثقة

لا تحدد التكنولوجيا وحدها النجاح، بل إن التصور العام، إذ أن الدراسات الاستقصائية التي أجرتها جامعة ميونيخ التقنية ، تجد أن الركاب أكثر استعداداً لتوصيل القطارات التي لا تعمل بالسائقين من السيارات التي لا تعمل سائقين، ولكنهم يفضلون وجود إنسان في حالات الطوارئ، ويجب على وكالات المرور العابر أن تبنى الثقة من خلال الاتصالات الشفافة، والأخذ تدريجياً (البث بخط واحد)، وملامحن الواضحة مثل أزرار في حالات الطوارئ، والإشراف فيما بين الأطراف.

وثمة جانب آخر: التخريب والأمن - يمكن أن تصبح المركبات غير المزودة بالموظفين أهدافاً للسرقة أو الاعتداء، وقد أضاف بعض المشغلين كاميرات المراقبة وأزرار الإنذار ودوريات الموظفين الدورية لردع الجريمة، أما المدن ذات الثقة العالية في المؤسسات العامة (مثل طوكيو وسنغافورة) فتتمثل في عدد أقل من القضايا؛ وهناك جهات أخرى تحتاج إلى تدابير إنفاذ أقوى.

خريطة الطريق التنظيمية والسياساتية

توحيد شهادات السلامة

واليوم، لدى كل بلد عملية الموافقة الخاصة به على نظم السكك الحديدية المستقلة، ويعمل الاتحاد الأوروبي على وضع إطار مشترك من خلال وكالة الاتحاد الأوروبي للسكك الحديدية ]، ولكن التقدم بطيء، ويجب على المصنعين أن يبحروا في مجموعة من القواعد، وأن يزيدوا من تكاليف التنمية، كما ينبغي أن يعجل معيار السلامة في المركبات الأرضية المضادة للمركبات في إعداد الجدول الزمني المحدد للتشغيل الآلي (أي 262).

التمويل والشراكات بين القطاعين العام والخاص

ونظراً لارتفاع التكاليف الأولية، سيتعين على العديد من المدن أن تستغل الشراكات بين القطاعين العام والخاص، ويبني الصانع نظام " ALRV " ويديره لفترة محددة، ويسترد التكاليف من خلال الوفورات التشغيلية وإيرادات السخرة، وتشير PPP Knowledge Lab إلى أن أسعار السلع الأساسية ذات المسارات المتوسطة تختلف عن الأرقام الحقيقية التي يعتمد عليها الطلب، وتوزيع المخاطر.

سياسات الانتقال إلى العمل

وللتخفيف من تشرد القوة العاملة، ينبغي للوكالات أن تشارك في وقت مبكر في النقابات، وتشمل الاستراتيجيات الممكنة ما يلي: التناقص الطبيعي (لا استبدال السائقين الذين يتقاعدون)، وتقديم إعادة التدريب على وظائف مراكز الصيانة والمراقبة، وإبقاء السائقين على متنها " كجهات مضيفة آمنة " أثناء مرحلة انتقالية.

الآثار البيئية والتخطيط الحضري

ويمكن للسكك الحديدية الخفيفة المستقلة أن تدعم الكثافة، والتنمية الحضرية الأكثر استدامة، وعندما تقترن بإدارة حركة المرور الذكية، يمكن للمضامين المضادة للمركبات أن تقلل من تبعية السيارات وتفسح المجال للممرات، ومناطق المشاة، والممرات الخضراء، ويتيح إمكانية التنبؤ بالجداول المستقلة للمدن أن تقطع خدماتها في حافلات مع وصول القطارات، وأن تنشئ شبكات غير متحركة متعددة الوسائط، وعلى المدى الطويل، فإن انخفاض الحاجة إلى مواقف السيارات (إذا كان عدد الأشخاص الذين يقودون) يمكن أن يحرروا الأراضي.

غير أن هناك خطراً يتمثل في الطلب المستحث: إذا كانت مركبات الـ (ألبرت) تقل رخيصة جداً أو ملائمة جداً، فإنها يمكن أن تشجع على الانتقال إلى مناطق أطول، وأن توزع المدينة خارجاً بدلاً من تركيز الكثافة، ويجب على المخططين استخدام سياسات تحديد المناطق والتسعير لتوجيه النمو نحو ممرات العبور، وليس بعيداً عنها.

التوقعات المستقبلية: ما الذي يتوقع بحلول عام 2035

وفي العقد القادم، من المرجح أن يتم نشر السكك الحديدية الخفيفة المستقلة ذاتيا في موجتين، أما الموجة الأولى التي كانت جارية بالفعل، فتتألف من طيارين متدنيي السرعة ومكرسين في البيئات الخاضعة للمراقبة، وثغرات المطارات، والتطورات الجديدة، وتبني الثقة التقنية والثقة العامة، أما الموجة الثانية، التي يتوقع أن تصل إلى ٢٠٢٨-٢٠٣٢، فستشهد مركبات مضادة للمركبات على خطوط حضرية مختلطة ذات متداخلة مع نقاط عبور محدودة، تشرف عليها عن بعد.

ولا يمكن أن يصل الاستقلال الذاتي الكامل بدون أي موظف على متن الطائرة إلا في العشرينات، وفي المدن التي لديها هياكل أساسية قوية للاستشعار، والاتصال بالمستشفيات، والوضوح القانوني، وفي الوقت نفسه، ستصبح النظم شبه المستقلة ذات وجود سائق القاعدة، مما يوفر فوائد كثيرة (توفير الطاقة، والتوقف الدقيق، والمساعدة على السائقين) دون المخاطر الكاملة.

إن النجاح النهائي لمركبات السكك الحديدية الخفيفة المستقلة لا يتوقف على التكنولوجيا وإنما على الإرادة السياسية والقبول الاجتماعي والإدارة المتأنية لتكاليف الانتقال، فالمدن التي تستثمر اليوم في الهياكل الأساسية والتدريب والمشاريع التجريبية ستكون في أفضل وضع يمكنها من جني مكافآت العبور الأكثر أمانا وأرخصا وأكثر سهولة، غدا، وقد وضعت المسار: والآن يعود الأمر إلى الحكومات والمشغلين والمواطنين للبت في مدى سرعة التحرك.