Основные этапы процесса реализации интеллектуальных транспортных систем

УДК 004.89

АО. Меренков ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЦЕССА

РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Аннотация. в статье рассматриваются определение, основные проблемы и этапы процесса реализации Интеллектуальных транспортных систем, определены основные функции и особенности внедрения «умных» транспортных систем в Российской Федерации. При анализе эффективности системы на примере Москвы, приведена статистика снижения дорожно-транспортных происшествий. В работе рассмотрен экономический эффект от внедрения Интеллектуальных транспортных систем в Южной Кореи.

Ключевые слова: интеллектуальные транспортные системы, персональный транспорт, структура сбора информации, обработка информации, скорая медицинская служба, дорожно-транспортные происшествия, транспортные каналы.

A^ern Merenkov INTERNATIONAL EXPERIENCE IN THE

EMPLEMENTATION OF THE INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEM

Annotation: The article discusses the definition of the main problems and stages of the process of implementation of intelligent transport systems, the basic functions and features of the introduction of «intelligent» transport systems in the Russian Federation. In analyzing the efficiency of the system by the example of Moscow, the statistics of reducing road-traffic accidents. The paper considers the economic impact of the introduction of Intelligent Transport Systems in South Korea.

Keywords: intelligent transportation systems, personal transport structure, collection of information, information processing, emergency medical service, traffic accidents, transportation channels.

Любая страна на определенном этапе своего развития сталкивается с необходимостью принятия и реализации, качественных мер, которые позволили бы осуществить государству инновационный рывок в той или иной отрасли. На транспорте подобным нововведением являются Интеллектуальные транспортные системы (ИТС), которые получили широкое распространение в ведущих странах мир. [4]

Говоря о развитии ИТС в РФ, стоит отметить, что в нашей стране данная технология в последнее время также набирает популярность, однако, с точки зрения ее реализации, наблюдаются лишь локальные попытки развития отдельных элементов, которые хотя и относятся к ИТС, не имеют системности и комплексности. Прежде всего, речь идет об осуществлении нескольких функций ИТС:

1) функция координации различных видов транспорта, реализуемая через систему контроля над движением транспортных средств, системы управления перевозками грузов и пассажиров;

2) информационная функция. (Системы информирования пассажиров);

3) экзистенциальная функция. Снижение количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и смертности на дорогах благодаря развитию системы мониторинга за транспортом, что ведет к повышению дисциплинированности водителей, соблюдению скоростного режима. По данным статистики Госавтоинспекции число ДТП в Москве (регион с самым высоким уровнем развития ИТС) в 2013 г. сократилось по сравнению с 2012 с 12 183 до 11 319 случаев. Количество раненых участников

© Меренков А.О., 2015

ДТП сократилось на 8,8 % (с 14 212 до 12 955 чел.). Сократилось также и количество погибших с 846 до 837 чел. По итогам 2013 г. отмечается снижение на 7,1 % дорожно-транспортных происшествий, связанных с наездом на пешеходов (с 4 470 до 4 153 ДТП). В указанных ДТП количество погибших участников сократилось на 11,3 % (с 400 до 355 чел.), а количество раненых на 7,9 % (с 4 333 до 3 989 чел.). [9]

Кроме того, в Российской Федерации наблюдается и другие отдельные процессы, связанных с развитием ИТС [1]:

— разработка различными предприятиями и организациями собственных моделей ИТС;

— адаптация зарубежной и отечественной радиоэлектронной аппаратуры к собственным моделям;

— предоставление локальных услуг (в основном мониторинга и дистанционной охраны автотранспорта);

— продажа бортовых комплексов сухопутной навигации и комплектующих.

В связи с вышеперечисленным [6], можно сделать вывод, что современное состояние ИТС и рынка услуг в данной области отличают следующие тенденции: разрозненность, недостаточная координация всех участников, стихийность.

Основы же будущего развития в области ИТС заданы целями Транспортной стратегии РФ в период до 2030 г. Среди них выделяются следующие основные тенденции: Решение вопросов, связанных с ухудшением дорожного движения в крупных городах России и экологической обстановки, создание приоритета в дорожном движении специальному транспорту, регулирование системы управление светофорами для создания «зеленых улиц», создание в городах центров организации дорожного движения и т.д.

Все вышеперечисленные меры позволят добиться существенного социального и экономического эффекта. ИТС многие недооценивают, считая данное мероприятие убыточным, однако пример ряда зарубежных стран, в частности Южной Кореи, где финансовая экономия от реализации данной технологии оценивается в 1,5 млрд долл. в г. в связи с экономией гражданами времени от простаивания в пробках, говорит об обратном. Действительно, если задуматься при сокращении затрат времени на транспорт формируется двойной эффект. Во-первых, снижается транспортная усталость, что позволяет увеличивать производительность труда, во-вторых, увеличивается непосредственно время работы, так как в условиях мегаполиса график сотрудника ежедневно корректируется из-за «транспортных проблем». Иными словами, чем меньше люди стоят в пробках, тем большее они работают и как следствие больше зарабатывают, создавая позитивной фон для экономики в целом. Несмотря на то, что России повезло, ведь наша страна вступает в эру интеллектуального транспорта на 20 лет позже ведущих стран мира [7], слепое копирование зарубежных аналогов является для нас недопустимым. Хотя бы из-за размеров объекта эволюции. Стало быть, при формировании и развитии национальной политики в области ИТС следует учитывать следующие основные особенности.

1. Размеры территории. За исключением соединенных штатов Америки и стран Европейского союза (где развитие ИТС осуществляется централизованно), ни одна страна мира не имеет сопоставимой с Россией территории, что накладывает свой отпечаток на работу в этом направлении.

2. При развитии стратегии «ИТС Россия» следует учитывать возможности отечественной глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС), которая является основной системой в нашей стране и устанавливается на всех транспортных средствах городского наземного транспорта. Кроме того, использование навигационной системы отечественного производства особенно важно в условиях санкций и поддержания национальной безопасности страны.

3. ИТС в России должны развиваться на 3 уровня: федеральном, региональном и муниципальном с соответствующем уровнем финансовой поддержки и ответственности.

4. Реализация региональный навигационно-информационной системы (РНИС), как составной части ГЛОНАСС.

Исходя из опыта зарубежных стран, залог успешной реализации ИТС -синтез из взаимодействия государства, общества и бизнеса. В РФ с точки зрения внедрения ИТС есть все компоненты: социальный запрос, воля правительства, финансовые ресурсы. Однако остается еще один аспект, временной. Но и он не помеха, при грамотной работе, уже в ближайшие 10-20 лет Россия ощутит все преимущества эпохи интеллектуального транспорта.

Однако, ИТС это комплексный процесс, реализация которого состоит из нескольких компонентов и сопряжена с рядом проблем при реализации. Даже при наличии суперсовременных технологий, которыми изобилуют современные транспортные средства, управление автомобиля по-прежнему является опасным и потенциально смертельным видом деятельности. Вероятность возникновения аварийных ситуаций особенно высока в крупных городах, где из-за наложения друг на друга транспортных магистралей, сложилась настолько сложная система, что в любой момент может произойти сбой и что-то пойдет не так. Подобная система зависит от большого числа элементов и если ничего не изменить, то печальных событий не избежать. Тем не менее, всегда есть простор для положительных изменений, которые позволят избежать рисковых ситуаций и минимизировать негативный эффект.

Традиционным решением подобных транспортных проблем является расширение дорог и шоссе. Однако, это лишь краткосрочное, количественное решение проблемы, которое не позволяет избавиться от нее, ведь число автомобилей на трассе также будет продолжать расти. В этой связи, национальная программа в области ИТС будет попыткой решить эти проблемы качественно, при помощи достижений науки и техники.

Таким образом, под ИТС можно понимать продвинутое приложение, которое без воплощения интеллекта как такового, представляет собой средство предоставления инновационных услуг, связанное с различными видами транспорта и организацией дорожного движения, что позволяет участникам дорожного движения быть информированными, а сам процесс перевозки становится более безопасным. [3]

Общей целью для всех организаций, занимающихся продвижением ИТС, является повышение безопасности дорожного движения и повышение эффективности поездок на городских магистралях. Это те ключевые вопросы, которые оказывают воздействие на жителей мегаполисов в ежедневном режиме. Для примера, при возникновении дорожно-транспортного происшествия (ДТП), время реагирования и приезда медицинских служб является критическим. Секунды в данной ситуации - грань между жизнью и смертью, поэтому скорая медицинская помощь (СМП) должна прибывать на место происшествия в считанные секунды или минуты.

Следующим шагом по повышению безопасности на дорогах, является сокращение рисков, которые могут стать причиной ДТП. Это предполагает сокращение заторов, быструю эвакуацию автомобилей с места аварии, а также регулярный мониторинг транспортных каналов на предмет опасных зон и препятствий. Проблема заключается в том, что реализация подобной программы требует большого числа рабочей силы. К счастью, есть иное, более эффективное решение. ИТС предлагает решать данные проблемы при помощи технологий. ИТС реализует данную стратегию путем установки и объединение в сеть датчиков, установленных для следующих целей.

Для того чтобы понять, как будет работать система ИТС, будет полезно рассмотреть, как от -дельные ее элементы функционируют вместе. Во-первых, этап сбора информации. Множество камер и датчиков, окутывают города и осуществляют сбор и обработку данных 24 ч. в сутки. Подобная информация может быть визуально, в виде инфракрасных изображений дорожного движения или полученной от электронных датчиков, измеряющих скорость движения и плотность дорожного потока.

Для инженеров (диспетчеров) и компьютеров, изучающих транспортную информацию необходимо, чтобы картинка с дороги была ясной и четкой, а визуальный охват автострады как можно более полным. Ведь, если авария происходит на участке дороги, который не контролируется камерами видеонаблюдения, то вся система в значительной степени бесполезна. Инфракрасные камеры в этом случае являются наиболее эффективными, ведь они могут «увидеть» то, что обычные камеры пропускают. В тоже время, они требуют отличной от стандартной системы обработки получаемой информации [8].

Кроме камер, для контроля за дорожной ситуацией используется небольшой компьютер, контролирующий изменение индуктивности в контуре под воздействием магнитного поля металлическим объектом (в данном случае автомобиля), проходящего мимо. Такие устройства крепятся металлическими петлями над дорогой и измеряют количество проезжающих автомобилей в заданный промежуток времени. Подобная технология позволяет также определить среднюю скорость и плотность траффика. Тем не менее, компьютеры не могут функционировать без данных, получаемых от датчиков [2].

После сбора информации она должна быть куда-то передана. Это огромная проблема; представьте связанные между собой огромное количество датчиков, разбросанных по магистралям во всем городе. По соображениям безопасности эта сеть, как правило, защищена и функционирует отдельно от любых других существующих сетей. Существует вариант использования беспроводных сетей, но из-за огромного размера данных, которые должны быть переданы, и скорости доступа, который необходимо обеспечить, предпочтительнее использовать оптоволоконные кабели.

Такая схема требует грамотной инженерии, для определения наилучшего способа прокладки кабеля и организации пространства для мини-серверных компьютеров, которые помогут объединить и передать данные на конечный компьютер, на котором они могут быть обработаны

Когда все данные собраны и организованы в сеть для передачи, должна быть центральная станция для сбора и обработки этих данных. Эта станция должна быть оснащена мощными электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) и иметь много места для хранения данных. Когда данные впервые поступают, они хранятся в краткосрочной памяти для обработки.

Компьютер должен проанализировать кадры видео, базу данных о скорости и плотности движения. Вся эта информация должна быть обработана, далее происходит сравнение с предыдущими временными показаниями прохождения автомобилей по участку дорожной сети, на предмет обнаружения сбоев, перезагрузок или аварий. Излишне говорить, что подобный мониторинг требует сложного оборудования и программного обеспечения для анализа, хранения и отображения, передачи такой информации.

После того, как информация была собрана, результаты должны хранится в долгосрочных или временных хранилищах данных для долгосрочного анализа. При наличии доступной информации в памяти, специализированные программы могут искать проблемы и осуществлять ежедневную, еженедельную характеристику процесса дорожного движения. В дальнейшем, анализ может показать, как изменяется плотность дорожного движения в течение нескольких часов или текущее состояние в определенное время дня. Инженеры и диспетчеры помогают системе перенаправить автомобильные потоки по другому маршруту, тем самым уменьшить заторы.

Удивительно, что компьютерная система лишь при незначительном человеческом вмешательстве способна самостоятельно принять подобное оперативное решение по управлению транспортным потоком. Влияние данного проектного решения на уменьшение заторов поразительно, однако важно, как быстро и насколько точно инженер способен контролировать всю систему.

Возможности этого предложения с точки зрения уменьшения заторов поразительны, но важно, что инженер способен точно и быстро контролировать всю систему.

Заключительный этап в процессе информационного этапа реализации ИТС является процесс отображения информации. Данные должны передаваться конечным потребителям транспортной информации, в частности водителям, с выводом на мониторы бортовых компьютеров (информация о скоростном режиме, указание дорожных знаков и тд.). Кроме того, сведения доставляются инженеру (диспетчеру), осуществляющему мониторинг за ситуацией на дороге, также осуществляется информирование широких масс населения [5].

Способ отображения может варьироваться: дисплей монитора бортового компьютера, сообщения по радио, выпуски новостей по телевидению, отображение трафика в интернете в режиме реального времени)

Наиболее важным пунктом является отображение информации для инженеров, работающих над ИТС на ежедневной основе. Эти инженеры должны принимать оперативные решения, основываясь на получаемой информации. Какие это решения? Вызов СМП, перенаправление трафика в обход пробок, проверка работоспособности программного и аппаратного обеспечения.

Сама по себе проблема отображения такого большого массива информации в комфортном виде является сложной инженерной задачей. К счастью, в последнее время был проведен ряд исследований и разработок по улучшению обработки и отображению больших объемов данных, что существенно облегчает жизнь инженеров.

Современные компьютерные системы имеют современный интерфейс с простой навигацией, удобным меню, комфортные способы предоставления информации в режиме окна или списка. Интегрируя технологию дисплеев в существующую систему, инженеры могут сосредоточиться на том, чтобы отображаемые данные были как можно более полезными. Это делает процесс более быстрым и эффективным. Но каждая новая задача отличается от предыдущей, порождает новые проблемы, решение которых требует больших затрат времени и кропотливой работы.

Аппаратное и программное обеспечение для этих четырех этапов, помимо функций, которые они выполняют для всей системы, должно отвечать двум основным свойствам: отказоустойчивость и резервирование. Датчики и компьютерное оборудование должны быть:

— в работоспособном состоянии;

— готовы функционировать в разнообразных, порой суровых условиях современной городской дорожной среды.

Они не должны реагировать на изменения температуры, влажности, наличие осадков. Датчики, сетевое оборудование и компьютеры должны быть в состоянии справиться с ошибками, которые могут быть вызваны возмущающими воздействиями окружающей среды.

Выход из строя одного компонента не должен нарушать функционирования всей системы. Зоны покрытия датчиков должны перекрываться таким образом, что, если один выходит из строя, другой может охватить ту же самую область. Сетевые пути не должны быть исключительно линейными. Если один сегмент поврежден, должен быть другой способ передачи данных в ЭВМ. Говоря о мировом опыте [10], подобные системы были взяты на вооружение в Европе, Японии и Австралии. Национальные правительства и отдельные политики, наконец, признали, что хватит бесконечно расширять дороги, настало время сделать их умнее.

Библиографический список

1. Донченко, В В. Управление деятельностью по обеспечению безопасности дорожного движения в автотранспортных предприятиях различных форм собственности: учеб. пособие / В. В Донченко, А. А. Степанов, К. А. Ибраев. - Москва : НИИАТ, 2008. - 128 с.

2. Кичеджи, В. Н. Москва. Транспортные проблемы мегаполиса / В. Н. Кичеджи, К. Хатояма. - М. : ДПК Пресс, 2010. - 284 с. ISBN 978-5-91976-003-0.

3. Комаров, В. В. Интеллектуальные задачи телематических транспортных систем и интеллектуальная транспортная система. / В. В. Комаров, С. А. Гараган // T-Comm - Телекоммуникации и Транспорт. 2012. - № 4. - С. 34-38.

4. Ротов, М. С. Экспертные методы анализа и разработки предложений по совершенствованию управления пассажирским автомобильным транспортом в крупном регионе. / М. С. Ротов, А. С. Степанов. - М. : ГУУ, 2003. - 58 с.

5. Урличич, Ю. М. Формирование и развитие ИТС в России - необходимый элемент инновационного развития. / Ю. М. Урличич // Вестник конгресса ИТС России. 2010. - № 4. - С.2.

6. Меренков, А. О. Понятие и сущность интеллектуальных транспортных систем. Особенности внедрения зарубежного опыта в Российской Федерации. / А. О. Меренков // Управление экономикой и стратегии развития России - 2014: Материалы международного управленческого форума. Вып.2. - М. : ГУУ, 2014. -С.187-189.

7. Интеллектуальная транспортная система Соединенных Штатов Америки. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.itsa.org (дата обращения: 13.04.2015).

8. Европейская интеллектуальная транспортная система. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: (http://www.ertico.com) (дата обращения: 13.04.2015).

9. Госавтоинспекция МВД России. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.Gibdd.ru (дата обращения: 13.04.2015).

10. Intelligent Transportation system. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://illumin.usc.edu (дата обращения: 04.05.2015).