Вкалывают роботы: какими будут грузовики будущего

Эволюция современного грузового транспорта идёт примерно тем же путём, что и легкового: гаджетизация, автомати­зация, электри­фикация… Но, разумеется, с поправкой на размер и грузовую специфику. Куда же двинется грузовой прогресс в обозримом будущем, каким видят автопроиз­водители трак завтрашнего дня и останется ли там место человеку? Разбираем основные концепции будущего на примерах от разных компаний.

Делай легче – грузи больше

Чем меньше снаряжённая масса грузовика или прицепа, тем выше грузо­подъёмность в рамках разрешённой полной массы. Арифметика проста: больше увёз – больше заработал. Ради этого эволюция грузовой техники уже прошла путь от стали к применению сплавов алюминия (топливные баки, колёса, детали подвески и крепежа агрегатов) и стекло­пластику, из которого сегодня делают капоты, обтекатели и панели кабин. В будущем произво­дители видят ещё более широкое применение алюминия, а также композитов и даже карбона, который сейчас остаётся уделом суперкаров.

Причём легче и совершеннее становятся не только сами тягачи, но и то, что они таскают. 

Аэродинамика как экономия

В издержках грузоперевозчика на долю постоянно дорожающего топлива приходится до 30 процентов расходов. Поэтому битва за снижение аппетита грузовика не прекратится и в будущем. Простая арифметика: снижение расхода топлива хотя бы на 1% имеет совсем разные масштабы для легковушки и грузовика, который потребляет в несколько раз больше горючего и легко накатывает за год сотню-другую тысяч километров. Минус 1 процент — это сэконом­ленные 300–500 литров топлива за год. Незначи­тельная цифра для одного грузовика, но впечат­ляющая для крупного автопарка.

Поэтому конструкторы идут на всяческие ухищрения, лишь бы выжать ещё один процент экономии. Маловязкие масла, шины с пониженным сопротив­лением качению и навесные агрегаты переменной производи­тельности (масляные насосы, компрессоры пневмосистем, помпы, генераторы) есть уже сейчас. Дальше нас ждёт перевод приводов агрегатов с механического на электрический (компрессор кондици­онера, усилители руля, муфты вентилятора двигателя и т.д.), уже случившийся в легковом секторе.

Но выжимать капли топлива из грузовиков с традици­онными ДВС становится всё сложнее, зато в совер­шенство­вании аэродинамики заложен очень большой резерв. Снижение на 2 процента лобового сопротив­ления даёт 1 процент экономии топлива. Попутно снижаются и выбросы выхлопных газов — а значит, и величина налого­обложения. Поэтому концепты грузовиков будущего закованы в обтекатели с головы до пят, а кабины, кузова и прицепы имеют сложные аэродинами­ческие обводы. Их выпуск пока ещё сдержи­вается сложностью производ­ства и ценой ремонта, но особого выбора, похоже, у производителей нет: «зализанный» под леденец дизайн — неотвратимый завтрашний день брутальных грузовиков.

Впрочем, работать на аэродинамику в будущем также станут не только дизайнер­ские, но и технические и компоно­вочные решения. Например, на новом Mercedes-Benz Actros немцы первыми в мире заменили на серийном траке «лопухи» боковых зеркал на едва заметные «крылышки» с видео­камерами, что раньше применялось только на концептах. Наверняка в ближайшие несколько лет такое решение расползётся и по другим производителям. 

Кроме того, по мнению производителей, грузовик будущего обойдётся без второго водителя – при развитии автомати­зации вождения он просто не нужен. Выкиды­ваем второе сиденье и одну спальную полку, сажаем водителя по центру — и получаем более обтекаемую и узкую конструкцию взамен нынешних угловатых кубических кабин. То, что казалось фанта­стическими проектами лет 10–20 назад, совсем скоро станет реальностью.

Прощай, ДВС?

Удавка экологических требований продол­жает затягиваться на шее всех автопроиз­водителей. И впихивать нынешние ДВС во всё более жёсткие эконормы и повышать их топливную эффектив­ность становится всё сложнее для инженеров и дороже для конечного потребителя. В ход идут самые современные технологии: сверх­высокое (более 2000 бар) давление подачи топлива, рециркуляция выхлопа, катали­заторы, сажевые фильтры, впрыск мочевины… Поэтому фантазии автопроиз­водителей на тему будущего схожи: переход от привычного дизеля на гибриды, на чисто электри­ческие варианты или экзотику вроде водородных силовых установок на топливных элементах.

Правда, гибриды пока ещё слишком сложны и дороги, отчего их экономическая эффектив­ность до сих пор остаётся под вопросом. Размеры и вес батарей для электро­грузовиков всё ещё измеряются метрами и тоннами, требуя сети сверхмощных зарядок и по-прежнему проигрывая обычным ДВС по дальности хода. А водородо­мобили и их заправочная инфра­структура просто басно­словно дороги. 

Впрочем, производители уповают на прогресс в сфере технологий в будущем (как и произво­дители легковых автомобилей, они тоже ждут новое поколение батарей, более лёгких и ёмких, а также налоговые льготы для «зелёного» транспорта). 

А пока этого не случилось, некоторые делают ставку на более приземлённый и компромиссный вариант: двигатели, работающие не на солярке, а на более дешёвом (пока!) природном газе или биометане. Компания Iveco, например, заявляет, что у газового двигателя выбросы сажи меньше на 99%, а СО₂ и NO₂ – на 90–95%, если сравнивать с обычным дизелем. При этом средняя дальность хода остаётся сопоставимой, а цена таких машин куда ниже гибридных и прочих вариантов.

Рулить будет компьютер

По общему мнению автопроизводителей, водитель грузовика будущего — это не привычный шофёр, а больше оператор-экспедитор и менеджер по логистике в одном лице. «Баранку» за него крутит автопилот, поэтому в грузовиках будущего нет «механики» — только автоматические коробки передач, которые уже экономят топливо за счёт продвинутых алгоритмов переключений. Автопилоту в будущем помогут много­численные комплексы безопасности, которые есть уже сейчас — распозна­вание объектов, авто­торможение и так далее, а также системы связи с городской и дорожной инфра­структурой и высоко­точная навигация, за счёт которой машина «видит» сигналы светофоров, рельеф полотна и прочую дорожную информацию, в том числе и от других машин. Зачем? Чтобы сэкономить топливо, конечно же!

Но даже в таких проектах человек всё ещё остаётся в кабине — для присмотра за сложным электронным хозяйством. Ведь автопилоты пока только развиваются и учатся, а ошибка или временная «слепота» такой системы на огромном много­тонном автопоезде может иметь совер­шенно катастрофи­ческие последствия. Поэтому полностью «безлюдные» грузовики, где даже нет кабины для водителя, произво­дители пока готовы придумывать только для строительных карьеров и шахт, морских портов и прочих закрытых территорий без активного автотрафика.

В остальных же случаях человек всё ещё садится за руль, чтобы вывести грузовик, например, из города на трассу, и уже там довериться автопилоту, хотя и поглядывая за ним одним глазом. А дальше можно развалиться в кресле и смотреть кино или сидеть в интернете с планшета, либо работать: современные средства коммуникации и облачные сервисы фактически превращают кабину грузовика в мобильный офис.

Как все эти концепции будущего производители планируют реализовать на деле? Посмотрите на эти прототипы, которые имеют все шансы вот-вот появиться на дорогах.

КамАЗ не балует экспериментальными моделями, но в конце 2019 года завод в честь своего 50-летия представил концепту­альный тягач «Континент». Он загляды­вает в обозримое будущее камских грузовиков: по сути, это прототип КамАЗов шестого поколения. За основу взяли серийный тягач К5, но «закутали» его в более эффективный аэродинами­ческий обвес, поставили матричные фары, облег­чённые композитные рессоры и алюмини­евые ресиверы, а на крыше полуприцепа смонти­ровали солнечные батареи для питания вспомогательных систем.

В салоне — большие экраны приборов и медиа­системы, а один сенсорный монитор встроен прямо в руль. Вместо боковых зеркал — камеры с мониторами на стойках кабины. На раннем варианте концепта в кабине даже преду­сматри­вались беговая дорожка, душ, кухня и туалет, но в «Континенте» от них отказались. Зато поставили умывальник, чайник и мультиварку. За состоянием водителя следят камеры, а встроенный электронный алкотестер не даст завести грузовик в нетрезвом виде.

«Континент» — это гибрид: серийному 12-литровому дизелю Р6 помогает электро­мотор с небольшой батареей. Несколько километров грузовик может ехать на чистой электротяге (например, в «зелёных» районах города), а сам дизель-электрический агрегат позволяет сэкономить до 17 процентов топлива и снизить расход автопоезда до 25 л/100 км! Концепт в перс­пективе может быть оснащён автопилотом третьего уровня с автоматом парковки и функцией полуавто­номного движения в колонне. При этом КамАЗ планирует запустить «Континент» в серию уже через 5–6 лет. Интересно, что останется в серийной версии от концепта?

А вот фантазия компания Bosch на тему грузовика будущего оказалась куда смелее. Дизель-электрический plug-in концепт Vision X — машина из 2026 года. Фирма называет его «40-тонным умным устройством», намекая на полную массу автопоезда, в составе которого может работать грузовик будущего. Концепт нашпигован асси­стентами водителя, связан с облачными сервисами и обнов­лениями «по воздуху», умеет ездить сам и отправлять отчёты о диагностике и своём место­положении операторам автопарка и клиента.

Уже «с порога» грузовик распознаёт водителя по лицу и даже проводит предрейсовую «проверку» здоровья, а затем из облака в бортовые системы загружаются личная музыка, персональные настройки водителя (сиденье, руль, климат) и вся информация по предстоящему рейсу. Причем все эти много­численные данные выводятся на всё лобовое стекло, как на огромный экран.

К прицепу тягач тоже цепляется автоматически, и после сцепки на стекло сразу выводятся данные по трейлеру: его габариты, степень загрузки, температура внутри, статус груза (хрупкий, например). Причём, когда датчики фиксируют резкие торможения, автоматика рекомендует проверить состояние груза (особенно хрупкого), а факт такого торможения записы­вается и отправля­ется в облако и клиенту. Если же по пути надо принять ещё одну партию сборных грузов, полуприцеп автомати­чески распознаёт подъезжающий погрузчик и сам открывает ему двери прицепа, а водитель в это время может пить кофе на стоянке и получать данные через смартфон.

Автопилот умеет самостоятельно «рулить» на трассе, парковках или разгрузочных базах, а также обгонять медленные машины. Дистанцию держит адаптивный круиз-контроль с распо­знава­нием дорожных знаков и ассистентом езды по пробкам, есть система удержания в полосе и функция экстренного автотормо­жения до полной остановки. Поддер­живает автопилот и режим platooning, то есть езду колонной из 3–5 траков вслед за головным ведущим грузовиком, действия которого повторяют остальные грузовики. Машины идут на минимальной дистанции (7 метров), что позволяет экономить до 10 процентов топлива (привет, аэродинамика!), а машины и водители такой авто­колонны связаны между собой по внутренней линии V2V (vehicle-to-vehicle), не требующей наличия сотовой связи. Также через облачные сервисы и интернет водитель может бронировать места для стоянки и парковки, заказывать еду и кофе и так далее.

Показанный на грузовом автосалоне в Ганновере в 2018 году проект F-Vision – первый концепт-трак турецкого «грузового» отделения Ford Otosan. Акцент сделан не только на футури­стический дизайн, вдохнов­лённый героями вселенной Marvel, но и на близкую к совер­шенству аэродинамику, дающую экономию топлива. На это тут работает буквально всё: обтекаемый прицеп с диффузором на задних «воротах» и гладко «зализанный» тягач со сдвижными дверями без ручек, камерами вместо зеркал, минимальным количе­ством кузовных стыков и низко­профильными шинами с пониженным сопротив­лением качения.

Из «фишек» — подъемное сцепное «седло», которое регулиру­ется под высоту полуприцепа, а также лобовое электро­хромное стекло без стоек с обзором почти на 180 градусов, которое также может автомати­чески затемняться. Вся светотехника — светодиодная, а передняя часть грузовика — это интер­активный экран, на который может выводиться информацию для пешеходов и других участников движения. По технике Ford сообщил лишь то, что F-Vision ездит на электротяге (подроб­ности о силовой установке не приводятся) и имеет автопилот 4-го уровня, который пред­полагает полностью автомати­ческое вождение, но в рамках ограничений – например, в строгой привязке к картографи­ческим маршрутам. Озвучивалась даже стартовая цена в $150 000 за автопоезд, но серийные перспективы такой машины пока туманны.

Компания Hyundai ставит в будущем на водородные топливные элементы: именно такая силовая установка (в ней вырабаты­вается электри­чество за счёт химической реакции между водородом и кислородом) стоит под кабиной полуавто­номного концепт-трака HDC-6 Neptune, представ­ленного в прошлом году в США с прицелом на местный рынок. Похожий на шлем Робокопа дизайн навеян поездами нью-йоркской железной дороги 1936–1959 годов, которые рисовал промыш­ленный дизайнер Генри Дрейфус. Правда, технические детали Hyundai не сообщает — видимо, акцент в концепте пока сделан именно на внешний облик и размер салона.

Кстати, серьёзность своих намерений по водородным двигателям (а они даже оформ­лены в концепцию Fuel Cell Vision до 2030 года) Hyundai подтвердила этим летом, первой в мире запустив в серию тяжёлый грузовик на топливных элементах, опередив американскую фирму Nikola. Первая партия из 10 грузо­виков XCIENT Fuel Cell ушла в лизинг в Швейцарию (там налоговые льготы на такой транспорт), до конца года выпустят ещё 50, а к 2025 году доведут их количество до 1600 штук. Установка на 190 кВт питает электро­мотор Siemens (475 сил, 3400 Нм), который спарен с 6-диа­пазонным автоматом Allison. В семь баков под давлением 350 атмосфер влезает 32 кг водорода, хотя 34-тонному автопоезду одной заправки хватает всего на 400 км. Поэтому Hyundai уже ведёт работы над дально­бойным тягачом с запасом ходом 1000 км на одной заправке и, похоже, что концепт Neptune – как раз намёк на такую машину.

В названии концептуального тягача Z Truck итальянского концерна Iveco не зря использована буква Z, означающая zero, то есть «ноль». Произво­дители заявляют, что их грузовик будущего – это нулевые выбросы токсичных веществ, нулевой стресс для водителя и ноль несчастных случаев в ДТП. На первый пункт работает, например, уменьшение коэффи­циента аэродинами­ческого сопротив­ления автопоезда сразу на 30% процентов, что кардинально снижает расход топлива.

К тому же двигатель тягача работает на биометане, получаемом из растений: с ним, как заявляет компания, выбросы CO₂​ меньше на 95 процентов в сравнении с дизелем, а выброс сажи и вовсе близок к нулю. Мотор объёмом 13 литров выдаёт 460 сил и 2000 Нм, а баки на 1200 литров обеспе­чивают запас хода в 2220 километров. Для сравнения, сегодня двух 540-литровых баков серийного 460-сильного тягача Iveco Stralis NP в версии на сжиженном метане (LNG) хватает максимум на 1600 км. 

Мотор спарен с 16-ступенчатым «роботом» ZF Powershift, в машине есть автопилот и куча активных и превентивных систем безопасности.

Но самая интересная «фишка» Z Truck — это, конечно, кабина. Например, она… раздвижная: задняя часть сдвига­ется к корме, удлиняя салон-трансформер на 50 см! В кабине не только кровать, но и кухонный блок, раковина и даже душ. Лестница в салон выезжает из-под кабины, хотя такое уже было у серийного бескапотника Freightliner Argosy ещё в конце 90-х годов. Зато у Z Truck сиденье, рулевая колонка и педали собраны на отдельной платформе, которая имеет собствен­ную подвеску. Сам руль сделан в виде самолётного штурвала и может склады­ваться, дефлекторы климата пере­несены на пол, а по бокам водителя и над головой — мониторы, куда выводятся данные машины и картинки с камер. Кстати, фантазии фантазиями, но Iveco заявляет, что использо­ванные в концепте технологии защищены 29 патентами, намекая на их серийное применение в будущем.

Активной аэродинамикой кузова в легковом мире никого не удивишь: из автоспорта она пришла на «гражданские» спорткары, а сейчас понемногу «спускается» в более доступные сегменты (например, активные жалюзи радиатора мотора). Но активная аэро­динамика на грузовиках, а уж тем более на прицепах — это пока новинка!

Испытаниями такой системы с прицелом на будущее компания Renault уже занимается с помощью своей мобильной лаборатории-авто­поезда Optifuel Lab 3, представ­ленной пару лет назад. Идея в том, что экспери­ментальный полуприцеп, созданный совместно с Fruehauf, может с помощью серво­приводов автомати­чески менять высоту своей крыши в зависи­мости от загрузки трейлера. Меньше груза — ниже крыша и меньше аэродинами­ческих завихрений. Кроме аэродинами­ческих ухищрений в конструкции тягача и прицепа, на Optifuel Lab 3 Renault также обкаты­вает камеры вместо зеркал, специальные шины пониженного сопротив­ления качению (на него приходится около 25 процентов расхода топлива, считают в Renault), облегчённый аккуму­лятор и генератор переменной производи­тельности, маловязкие масла, рекуператор тепла по циклу Ренке — в сумме планируется выжать из тестовой лаборатории снижение расхода топлива в 13 процентов на фоне обычного тягача флагманской серии Т.

И если на Optifuel Lab 3 обкатываются решения едва ли не завтрашнего дня, то показанный в Ганновере автономный электри­ческий концепт Renault EZ-Pro заявлен примерно на 2030 год. Вид у EZ-Pro такой, словно его только что угнали со съёмок фантасти­ческого фильма, но роль у автомобиля прозаична — городская доставка грузов. Грузовик будущего может кататься по городу в полностью беспилотном режиме, подвозя заказ, что называется, к порогу заказчика, которому только остаётся выйти и забрать товар из кузова. Если надо, несколько таких шаттлов сбиваются в автопоезд, где в головной машине сидит экспедитор. Сами кузова сменные: на автономную тележку можно поставить хоть фургон, хоть мобильное кафе.

Концепт Volvo Vera 2018 года поначалу озадачи­вает: где же сидит водитель?! Полулежа, почти у земли, как у похожего концепта Steinwinter Supercargo 1983 года? Нет, у «Веры» вообще нет ни кабины, ни водителя, так как это автопилоти­руемый аппарат, объединённый в сеть с другими подобными машинами и контроли­руемый оператором из диспет­черской. Традици­онного ДВС у Vera тоже нет — только 185-кило­ваттный электро­мотор на аккуму­ляторах. Трансмиссия и аккуму­ляторный блок взяты от серийных электро­грузовиков Volvo FL и FE, но запас хода — пока всего 300 километров.

Да и максимальная скорость «Веры» составляет лишь 40 км/ч. Зачем она такая нужна? Volvo отвечает: для коротких расстояний и автомати­зированных перевозок прицепов в портах, логистиче­ских узлах и на заводах, чтобы не гонять привычные тягачи типа ro-ro с водителями. В принципе, это решение не из такого уж далёкого будущего: например, автомати­зированные тележки для подвоза комплектующих вдоль конвейера в автопроме применяются уже не первый год.

Периодически свой взгляд на грузовик будущего показывают компании, которые вроде бы не имеют прямого отношения к автопрому, но явно хотели бы заполучить в свои «флотилии» экономичные и экологичные грузовики. Например, в 2014 году американская торговая сеть Walmart представила концепт-трак WAVE (Walmart Advanced Vehicle Experience), созданный совместно с фирмой Peterbilt. И некоторые его решения впечатляют до сих пор.

За счёт дизайна тягача аэродинами­ческое сопротив­ление снизили на 20 процентов, а расход топлива — на 10%, если сравнивать с серийными Peterbilt 386, на которых возит свои товары сеть Walmart. Водитель сидит по центру кабины-аквариума, а сами двери с электро­приводом сделаны сдвижными. Под кабиной — лёгкий и компактный газотурбин­ный (!) двигатель фирмы Capstone. Причём он всего лишь крутит генератор для подзарядки батарей (45,5 кВт/ч, 650 В), которые питают тяговый электро­мотор. При этом WAVE может ехать как на чистой электротяге, так и в гибридном режиме, когда ГТД работает для зарядки батарей. Сам газо­турбинный двигатель имеет воздушное охлаждение (привычный радиатор уже не требуется) и не нуждается в масляной системе — вал турбины установ­лен на воздушных подшипниках! И «ест» почти всё, что горит: газ, солярку, биотопливо…

Безрамный полуприцеп стандартной для США длины в 16 метров (53 фута), созданный фирмой Great Dane, тоже оказался с сюрпризом. Его боковые стенки и крыша выполнены из цельных листов карбона! В итоге прицеп «похудел» сразу на 1812 кг. Хотя страшно даже представить, сколько он может стоить и во сколько встанет ремонт или замена такой панели, если её повредить при погрузке или маневрах на стоянке, что в грузопере­возках случается регулярно. Так что пока это решение не для нынешней реальности — по крайней мере, пока карбон не подешевеет.