جاده در دست تعمیر است: انقلابی نوظهور در صنعت جاده‌سازی

Road work ahead The emerging revolution in the road construction industry

29 اردیبهشت 1401 | مهندس امیر رضا عرب عامری

جاده در دست تعمیر است: انقلابی نوظهور در صنعت جاده‌سازی

چهار روند فن‌آورانه می‌توانند به بهبود کاردکردپذیری، احداث و نگهداری جاده‌ها کمک کنند و فرصت‌هایی را برای دستیابی به سطح بالاتری از ایمنی، کارایی و توفیق اقتصادی ایجاد کنند. 
پیشرفت‌ها در فن‌آوری نه تنها بر ترکیب‌بندی و کاربری جاده‌ها، بلکه بر سرعت و هزینه‌ی ساختشان نیز تاثیر خواهند گذاشت. چهار روند فن‌آورانه‌ی عمده به شکلی ویژه به تحقق واقعیت‌های نوینی در رابطه با جاده‌ها کمک خواهند کرد:


وسایل نقلیه‌ی خودران ساخت مسیرهای باریکتری را امکانپذیر خواهند ساخت
انتظار می‌رود که تا سال 2035، پانزده درصد از وسایل نقلیه‌‌ی سبک فروخته‌شده کاملاً خودران شده باشند. به موازات رشد سهم خودروهایی که قادر به کار بدون نیاز به رانندگان انسانی هستند، پیش‌بینی می‌شود که دقت رانندگی نیز به نحو چشمگیری افزایش پیدا کند. دقت بالاتر ضرورت وجود باندهایی را که پهنای خیلی بیشتری از خودروها دارند برطرف می‌کند. باندهای فعلی برای لحاظ کردن خطای انسانی به اندازه‌ی کافی عریض ساخته شده‌اند (معمولاً با پهنایی در حدود 5/3 تا 75/3 متر بر اساس استاندارد کمیسیون اروپا)، اما پهنای باندهای آتی را می‌توان تا 2.8 متر کاهش داد، به‌طوری‌که همچنان برای سواری‌ها و کامیون‌های سنگین قابل استفاده باشند. جاده‌های منحصراً اختصاص‌یافته به سواری‌های شخصی می‌توانند از باندهای باریک 5/2 متری تشکیل یابند و در مجموع موجب 4 متر باریکتر شدن جاده‌های چهارباندی امروزی شوند.

 

خودکارسازی احداث موجب افزایش بهره‌وری خواهد شد
با توجه به حجم کماکان بالای کار یدی مورد نیاز برای ساخت جاده‌ها، خودکارسازی می‌تواند فرصتی نویدبخش برای بهبود بهره‌وری در این صنعت کم‌سود باشد. به عنوان نمونه، نقشه‌برداری اولیه می‌تواند با استفاده از فن‌آوری لیدار بیشتر خودکارسازی شود و موجب کاهش زمان و هزینه‌ها شود. داده‌های اخذ شده از منابع مختلف را می‌توان برای تغذیه‌ی بازنمودی دیجیتالی از این دارایی فیزیکی به کار بست و چیزی تحت عنوان دوقلوی دیجیتالی برایش ایجاد کرد. چنین مدل‌های دیجیتالی‌ای به پیمانکاران امکان می‌دهند تا به تصویرسازی و تجسم کلیت چرخه‌ی عمر یک جاده و بهینه‌سازی عملکردش بپردازند. استفاده از سیستم‌های حفاری کنترل ماشین سه بعدی می‌تواند به عنوان جایگزینی برای سنجشگری توانایی بالقوه‌ی قابل حصول از طریق خودکارسازی در مراحل بعدی جاده‌سازی عمل کند. این سیستم‌ها به ترکیب خدمات مرتبط با تعیین موقعیت جغرافیایی با مدل‌های دیجیتالی در جهت خودکارسازی بخشی از عملیات خاکی می‌پردازند. دستگاه‌های حفاری مجهز به چنین سیستم‌هایی می‌توانند عملیات حفاری یا ترازبندی را 30 درصد سریعتر از ماشین‌هایی انجام دهند که از سیستم سه بعدی استفاده نمی‌کنند.

 

دیجیتالی‌سازی به بهره‌برداری بهینه منتج خواهد شد
تا حدود پنج سال قبل، طراحی و احداث جاده‌ها ندرتاً از هر قالبی از دیجیتالی‌سازی یا داده‌های تحلیلی استفاده می‌کردند، ولی این فن‌آوری‌ها تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر طراحی و احداث جاده‌ها در آینده‌ی نزدیک خواهند گذاشت. اولاً، جاده‌ها از واسط‌هایی منفعل به یک سیستم سنجشگری و هدایتگری تکامل خواهند یافت. حسگرهای تعبیه شده در سازه‌ی جاده‌های جدیدالاحداث و یا بر پیرامون جاده‌های موجود برای هدایت خودروها به کار گرفته خواهند شد و به آن‌ها امکان خواهند داد تا نزدیکتر به هم حرکت کنند، و همین امر موجب افزایش بالقوه‌ی ظرفیت باند حداکثر تا 50 درصد خواهد شد. همین رویکرد هم‌اکنون دارد توسط مسئولان چینی آزمایش می‌شود. جاده‌ها همچنین امکان خواهند یافت تا اطلاعات مرتبط با شرایط سطح مسیر (مثلاً میزان اصطکاک ناشی شده از خیسی سطح و یا سرمای هوا) را به وسایل نقلیه‌ی خودران انتقال دهند. برای نگهداری پیش‌بینانه، از انواع دیگری از حسگرها نیز استفاده خواهد شد که موجب افزایش زمان عملیاتی جاده‌ها، و در عین حال، کاهش هزینه‌ها و میزان راه‌بندان‌ها خواهند شد.

 

مصالح پیشرفته موجب بهبود دوام و پایایی خواهند شد
افزایش استفاده از جاده‌ها به معنای ضرورت بالا رفتن دوام و پایایی جاده‌ها خواهد بود. جاده‌های جدیدالاحداث را می‌توان با استفاده از مصالح ساختمانی جدیدی (نظیر پلاستیک) در ترکیب آسفالت‌شان ساخت. این شیوه‌ی احداث می‌تواند جاده‌ها را در مقایسه با آسفالت‌های متعارف حداکثر تا 60 درصد مقاومتر سازد، و آن‌ها را برای سازگاری با نرخ بالاتری از تعداد خودرو به ازای هر کیلومتر از طول جاده مناسبتر سازد. احتمالاً بازسازی‌ها و اصلاحاتی قابل ملاحظه نیز برای تامین همین نیاز در جاده‌های موجود ضرورت خواهند یافت. از آن جایی که این به روز رسانی‌ها به فوقانی‌ترین لایه‌ها از جاده‌ها محدود و منحصر خواهند شد، باید ارزانتر از احداث کامل جاده‌های جدید از نقطه‌ی صفر تمام شوند.

 

بهبود جریان فرایند موجب کاهش زمان و هزینه‌ی ساخت خواهد شد
انتظار می‌رود که این چهار روند فن‌آورانه با کاهش تعداد مراحل لازم برای احداث جاده‌ها و از دور خارج کردن مراحلی دیگر، فرایند سنتی احداث جاده‌ها را کاملاً دگرگون سازند و موجب کاهش زمان و هزینه‌ی ساخت شوند. این فرایند نوین احتمالاً شامل سه گام کلیدی ذیل خواهد شد:
گام اول: ارزیابی نیازهای داده‌محور. داده‌های انبوه به تعیین ابعاد، زمان‌بندی و موقعیت ارزیابی نیازها که حدوداً یک ماه طول می‌کشد کمک می‌کند. 
گام دوم: طراحی و پیاده‌سازی پلان‌بندی. مدلسازی یا نقشه‌برداری تسهیل یافته با فن‌آوری به طراحی بهینه برای جاده منتج می‌شود و حدوداً یک ماه طول می‌کشد. 
گام سوم: تولید و ساخت. استفاده از مصالح جدید و اجزاء از پیش ساخته شده بدان معناست که تولید و ساخت پیش از اتمام گام دوم شروع می‌شود و حدوداً سه ماه پس از شروع این فرایند به پایان می‌رسد. 

بهبود جریان فرایند موجب کاهش زمان و هزینه‌ی ساخت خواهد شد


این گام‌ها مجموعاً شکل‌دهنده‌ی فرایندی متمایز هستند که انتظار می‌رود موجب کاهش هزینه‌ی مستقیم ساخت به ازای هر کیلومتر از باند تا حدود 30 درصد تا سال 2050 در مقایسه با امروز شود. این کاهش هزینه در تمامی مراحل پروژه مشهود و مبرهن است و مستلزم یک سرمایه‌گذاری اولیه‌ی پرهزینه‌تر برای پروژه نیست.

 

دولت‌ها و شرکت‌های ساختمانی باید راهبردی و سریع اقدام کنند
بازیگرانی که زمانی کاملاً در بیرون از فضای عرصه‌ی راه‌سازی به نظر می‌رسیدند هم‌اکنون دارند برای بهره‎برداری از فرصت‌های جدیدی که به ویژه به واسطه‌ی سطوحی بالا از فن‌آوری‌ ایجاد شده‌اند به درون این عرصه راه پیدا می‌کنند. دولت‌ها و شرکت‌های ساختمانی باید برای رقابت‌پذیر باقی ماندن در مسیر منتهی به همین انقلاب آتی در زمینه‌ی ترابری گام‌هایی کلیدی بردارند:

تعیین استانداردهایی برای «جاده‌های هوشمند»: دولت‌ها می‌توانند ائتلافاتی را در میان بازیگران مربوطه در بخش‌ خصوصی برای تعیین حد و حدود  دیجیتالی‌سازی برقرار سازند. 
نوآوری جهشی از طریق تهیه و تدارک دولتی: دولت‌ها می‌توانند به تامین بودجه برای پروژه‌هایی مقدماتی بپردازند که بر راهکارهایی خلاقانه برای احداث جاده‌های هوشمند تمرکز داشته باشند. 
جذب منابع جدیدی از ارزش‌ها از طریق شراکت: شرکت‌های ساختمانی سنتی می‌توانند با کمپانی‌های فن‌آوری‌ای نظیر تولیدکنندگان حسگرها، و یا شرکت‌های تحلیلی برای طراحی سیستم‌های ثبت و ضبط داده‌ها که به منبعی رو به رشد از ارزش‌ها تبدیل خواهند شد وارد شراکت شوند. 
استمداد از مدل‌های نوین تامین بودجه: فن‌آوری‌های جدید نیز فرصت‌هایی برای تولید درآمد ایجاد می‌کنند. اداره‌کنندگان جاده‌ها می‌توانند به کند و کاو درباره‌ی این موضوع بپردازند که عوارض هوشمند و یا درآمدزایی از داده‌های خودروها چگونه می‌توانند به منابعی جدید برای درآمد تبدیل شوند. 
بسط مهارت‌ها و قابلیت‌های لازم: بازیگران سنتی باید به بسط کفایت‌های مورد نیاز برای بازی در میدانی با چشم‌اندازی وسیعتر در رابطه با جاده‌های دیجیتالی بپردازند؛ مثلاً مهارت‌هایی که شرکت‌های ساختمانی برای تجهیز و به کار گیری ماشین‌های خودکار به آن‌ها احتیاج دارند، و یا دانشی که سازمان‌های مرتبط با فعالیت‌های دولتی برای تدوین استانداردهای مرتبط با گردآوری و مدیریت داده‌های خودروها نیازمند بسطش هستند.

پیشرفت‌ها در زمینه‌ی جاده‌سازی به سرعت دارند از راه می‌رسند، و زمان برای اقدام همین الان است. این منحنی یادگیری شیب زیادی خواهد داشت، اما دوره‌ی طولانی احتمالاً بیش از پانزده ساله برای برنامه‌ریزی و ایجاد شرایط مناسب جهت احداث جاده‌های نوین به ذینفعان زمان کافی برای آماده‌سازی در این مسیر را می‌دهد. پیشرفت‌های مختلف احتمالاً به موازات افق‌های زمانی متفاوتی هویدا خواهند شد. پیشرفت‌های مرتبط با مصالح ساختمانی قریب الوقوع هستند و احتمالاً به بهینه‌سازی تدریجی منتج خواهند شد. دیجیتالی‌سازی جاده‌ها احتمالاً به شکلی گام به گام و به موازات به‌روز‌رسانی جاده‌های هم‌اکنون موجود و وارد کار شدن مدولارسازی احداث اتفاق خواهد افتاد. اما در نقطه‌ی مقابل، صرفاً مدت کوتاهی پس از رسیدن تعداد وسایل نقلیه‌ی تمام خودران به عددی قابل توجه ، جاده‌ها می‌توانند شروع به باریکتر شدن کنند. علاوه بر آن، بسیاری از این امکانات جدید مستلزم سرمایه‌گذاری‌های قابل ملاحظه‌ای در زمینه‌ی به روز رسانی زیرساخت‌های موجود برای جاده‌های کنونی هستند. هم‌اکنون، باید گروه کثیری از ذینفعان در عرصه‌ی راه‌سازی شروع به گفتمان جمعی با یکدیگر کنند تا برای کسب موفقیت در آینده‌ی نه چندان دور به بهترین آمادگی ممکن دست پیدا کنند.   
 

مطالب مرتبط

سنجش از راه دورRemote Sensing
6 نوع فناوری ساخت و ساز که در آینده از آنها استفاده خواهید کرد6 Types of Construction Technology You Will Use in the Future
اهمیت ابزار مدرن ترسیم و تجسم  جزئیات برای مشخصات فنی مصالح و کالاهاThe Importance of Modern Visualization Tools in Material Specification
معرفی لوازم هوشمند خانگی Smart Home Products
پایش سلامت سازه در مهندسی عمران چیستWhat is Structural Health Monitoring in Civil Engineering
هوش مصنوعی در ساخت و ساز: روشی نوآورانه برای کمک به کارگرانArtificial Intelligence in Construction An Innovative Way to Assist Workers
10 مورد از هیجان انگیزترین نوآوری های صنعت ساخت و ساز10 Most Exciting Innovations Happening in the Construction Industry

نظر دهيد

نظر شما با موفقیت ثبت شد و پس از تائید منتشر میشود .