Пътнотранспортното строителство е изключително важен сектор в икономиката на всяка държава, като то формира и съществена част от брутния ѝ вътрешен продукт. Въпреки голямо му значение като отрасъл скоростта, с която се развива, трудно може да се сравни с бързото технологично развитие при автомобилостроенето, високите скорости и дигиталните асистенти, с които съвременните автомобили се характеризират. Независимо от това общественият интерес и изисквания към пътнотранспортното строителство са високи и това е логично – мобилността се е превърнала в основна човешка потребност, а липсата на такава и влошените условия на безопасност не търпят компромис.

Живеем във времето на така наречената четвърта технологична революция, но достигнахме ли до „Инфраструктура 4.0“?

Иновациите намират своето приложение в различните етапи от жизнения цикъл на пътя. Оказва се, че големи строителни проекти в различни сектори обикновено отнемат около 20% повече време за завършване и надхвърлят бюджета си с до 80%. Всъщност превишаването на разходите и сроковете е станало норма в строителния сектор, и то с пълна сила валидна и у нас.

Като вземем под внимание и все по-осезаемия недостиг на кадри в сектора както на експертен потенциал, така и на работна ръка, перспективите не са добри. Затова браншът става и все по-отворен към внедряването на иновативни решения.

 Поглед от въздуха. Новите технологии преобръщат събирането на данни

Ключова роля за минимизиране на рисковете още в най-ранна проектна фаза играят обемът и точността на изходните данни. Ако в близкото минало набавянето на геодезическата подложка за обекта изискваше дълга и трудоемка работа на екипи, особено за труднодостъпни терени, то днес дронове и самолети, оборудвани с камери и LiDAR-ни системи превръщат трудната полева

работа във високоавтоматизиран и бърз процес с необходимия обем и точност на данните. Такъв подход за заснемане вече е част от практиката и у нас.

От въздуха подобни системи могат да картират значително по-големи площи, като откриват и неравности, корита на реки, свлачищни зони, дори скрити под растителност. Ако се комбинират с хиперспектрални или термосензори, могат да дадат първична геоложка информация за заснемания участък – наличие на влага, ерозионни и свлачищни процеси и др.

Внедряването на дигитални технологии

BIM – Building Information Modelling – СИМ – строително-информационно моделиране

Следваща стъпка е изграждането на виртуален модел на бъдещия път. И макар все още да не е широка практика у нас, очакванията са това да започне все по-често да се случва в BIM среда.

Някои страни интегрират BIM решения в строителството от повече от десетилетие, макар и в значително по-ниска степен в транспортната инфраструктура. Проучвания (“The impact of BIM on project time and cost: insights from case studies”, Karan Das, Salman Khursheed, 2025 г.) показват, че внедряването на BIM намалява сроковете на проекта средно с 20% и разходите с 15%, като същевременно редуцира грешките в проектирането с 30% и запитванията относно неясноти с 25%.

В пътнотранспортното строителство BIM осигурява възможността за създаване на многоизмерен цифров модел на трасето – негов дигитален близнак – с всичките му елементи и принадлежности, включително прилежащи чужди инженерни мрежи. Това освен едновременна цялостна визуализация предоставя и динамична информационна база данни, която може да се използва във всеки етап на строителството. Комбинирането му с GIS (географска информационна система) добавя слой геопространствен контекст към BIM модела, което за линейната инфраструктура може да бъде особено ценно.

Основно предимство на BIM е възможността за симулации и проверка на потенциални конфликти по трасето – например със съществуващи подземни комуникации.

Чрез въвеждане на времеви график и ресурсен план BIM се използва и за 4D и 5D планиране – с включени времеви и финансови разходи по време на строителството. Наличен BIM модел е цифрова основа, която може директно да се интегрира в софтуерите на строителната механизация и чрез GPS навигация и автоматизирани системи за управление, булдозери, фрези и асфалтополагащи машини могат да следват проекта с точност до няколко сантиметра – без нужда от постоянно човешко напътствие или импровизации намясто. Не е далеч и времето, в което пътностроителната площадка ще се превърне в координирана система от технологии, в която хората ще наблюдават и управляват. Това е само един от начините за оптимизация на процесите, а компаниите и инвеститорите продължават да търсят начини за минимизиране на рисковете и подобряване на ефективността.

Изнасяне на строителството извън строителната площадка

По-голямата част от строителни работи неизбежно се извършва намясто, но все повече се търси възможността за предварително изпълнение извън обхвата на строителната площадка. Сглобяемите (префабрикувани) елементи и системи са технология, която е позната отдавна, но се събужда за нов живот – особено при изграждането на мостове, тунели и други съоръжения. Използването на модулни елементи позволява не само по-бързо и прецизно изпълнение, но също така намалява рисковете на терен, времето за затваряне на пътищата и дори влиянието върху околната среда.

Един от най-впечатляващите примери за модерно сглобяемо строителство в инфраструктурата е подводният тунел Феемарн (Fehmarn Belt), който ще свърже Дания и Германия под Балтийско море. Датчаните вече имат подобен опит и със съоръжението Йоресунд (Øresund), но Феемарн е и един от знаковите актуални мегапроекти на Европейския съюз. С дължина от 18 километра, той ще бъде най-дългият потопен пътен и железопътен тунел в света, изграден изцяло чрез префабрикувани бетонни елементи – с дължина над 200 метра и маса над 70 000 тона. Елементите се отливат стъпка по стъпка (на отделни сегменти от по приблизително 24 метра) в контролирана среда, след това се транспортират по вода и се монтират като гигантски пъзел на дъното на морето.

Този подход съчетава предимствата на индустриалното производство – скорост, точност и постоянство в качеството – с изключително сложна логистика и прецизна геодезия. Всеки елемент се свързва със следващия с точност до сантиметри, като целият процес е дигитално управляван и моделиран чрез BIM технологии.

След сглобяемите може да споменем и „разгъваемите“ префабрикувани конструкции. След десетилетие на мащабни тестове и усъвършенстване на нов метод, разработен от Техническия университет във Виена, през 2020 г. съвместно с австрийската автомагистрална администрация (ASFINAG) за пръв път изпълняват реално две мостови съоръжения на магистрала Фюрстенфелд S7 в Австрия по т.нар. метод „чадър“. Мостът не се строи хоризонтално, както обикновено, а се издига вертикално и след това се завърта в хоризонтално положение – гредите се монтират изправени от двете страни на бетонен стълб и след това се разгъват подобно на чадър. Двете греди се свързват една с друга в горната част, директно над стълба. Без необходимост от скеле, този нов метод за изграждане на мост не само спестява време, но също така пари и ресурси. Едновременно с това е особено подходящ за изпълнение и в чувствителни от екологична гледна точка терени.

Интересен потенциал за оптимизация на процесите има и 3D принтирането като технология за изграждане на спомагателни и временни елементи, защо не в бъдеще и на по-мащабни елементи. MX3D е първият в света 3D-принтиран пешеходен мост от стомана в Амстердам, изграден чрез роботизирано принтиране на слой по слой. Проектът включва вградени сензори за следене на напрежения и вибрации.

Изкуственият интелект в поддържането на инфраструктурата

Изкуственият интелект заема своето значимо място и в пътния сектор. Освен че има роля в повечето гореописани процеси, едно от най-видимите му приложения на този етап е при експлоатацията и поддържането на пътищата. AI помага в обследването и оценката на състоянието на пътните активи, но също така и с обективното и целенасочено разпределяне на средствата за поддържането им.

Моделите за „компютърно зрение“ и машинно обучение са в основата на най-съвременните методи за обследване на състоянието на пътната инфраструктура. Чрез тях се видеозаснемат и картират различни повреди по настилката, пътни знаци и принадлежности в условията на в пъти по-висока производителност и точност спрямо конвенционалните методи, прилагани от нас – т.е. визуално обследване от човек. Ако към това добавим и другата съвременна технология – LiDAR-ните системи, – то възможностите стават още по-големи. Няма как да подминем и автономните летателни системи (дронове) и възможностите за инспекция на труднодостъпни мостови и други съоръжения.

Изкуственият интелект може да намери своето приложение във всеки от етапите на инвестиционния процес, също така в управлението на трафика и на пътната безопасност благодарение на алгоритмите и възможности за обработка на големи обеми информация, самообучение, откриване на поведенчески модели и др.

Постигане на въглеродна неутралност до 2050 г.

Декарбонизирането на европейската икономика и намаляването на въглеродния отпечатък на инфраструктурата, както и търсенето на решения срещу негативното въздействие на зачестяващите екстремни климатични проявления върху инфраструктурата стимулират развитието на нови производствени технологии и енергийно ефективни предложения.

Съвременното пътно строителство все по-често залага на използването на рециклирани и нисковъглеродни материали, като температурно понижени асфалти, които намаляват енергийната консумация и емисиите.

Използването на рециклирани пластмаси например е един от интензивно изследваните методи за намаляване на въздействието върху околната среда и насърчаване на устойчивостта, както и предмет на целенасочено финансирани проекти за развитие. Аналогично се разработва и повторното използване на рециклирани гуми като добавка в асфалтовата смес.

Самовъзстановяващият се бетон с помощта на различни нанодобавки в състава си има способността да поправя собствените си пукнатини. Тази способност за самовъзстановяване може значително да подобри издръжливостта и дълготрайността на бетонните конструкции, като намалява разходите за поддържане и междуремонтните срокове.

Пътищата, които строим днес, трябва да отговарят на нуждите на бъдещето

Ако автомобилите се развиват „интелектуално“ до степен „автономност“, то можем ли да кажем същото и за пътищата? В този смисъл доколко „умни“ могат да бъдат нашите пътища или е достатъчно да бъдат управлявани от интелигентни решения? Не търсим ли именно комбинация от двете? Пътищата стават достатъчно „умни“, когато притежават ключовата характеристика на интелекта – възможността да общуват – както с автомобилите, така и със стопаните на пътя. Оборудвани с различни видове интелигентни транспортни системи (камери, сензори, IoT системи), пътищата вече могат да комуникират и да осигуряват обмен и анализ на данни в реално време, които повишават значително безопасността и ефективността на движението. Комуникационната инфраструктура позволява също навигационна помощ за автономни автомобили. Разработват се решения и за индуктивно зареждане в движение на електромобили.

Пътното строителство има и друг отговор за електроавтомобилите и зелената енергия – фотоволтаичните пътища. Правят се опити за интегрирането на фотоволтаични панели в пътните настилки, което е иновативна, макар и все още експериментална технология. Целта е пътищата да се превърнат в източник на възобновяема енергия, която да се използва за захранване например на интелигентните транспортни системи, осветлението, а защо не и повече.

Осигуряването на електрическа енергия е от все по-голямо значение за непрекъснатата експлоатация на пътната инфраструктура. Фактът, че пътищата са подложени постоянно на слънчева радиация и натоварвания от превозни средства, осигурява възможността чрез правилния подход да се генерира енергия, която да се използва за захранване на улични лампи, светофари или сензори за наблюдение, дори за зимно поддържане. Това звучи физично обосновано и обещаващо, но действителното приложение към момента изглежда все още далечно поради различни ограничения. Практиката по-скоро се придържа към по-конвенционални подходи като осигуряване на възобновяема енергия от разполагане на фотоволтаични панели и ветрогенератори по протежение на пътната инфраструктура или дори над нея.