УДК 621.833
РОЛЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В ПОВЫШЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
Е.А. Студентова
Рассмотрены показатели безопасности дорожного движения в некоторых странах мира. Проведено сравнение показателей количества смертей на 100 000 человек населения и на 100 000 зарегистрированных транспортных средств в выбранных странах и сделан вывод о зависимости таких показателей от степени разработанности и уровня внедрения интеллектуальных транспортных систем и/или их отдельных элементов. Разработана схема составных элементов интеллектуальных транспортных систем, влияющих на безопасность транспортных потоков.
Ключевые слова: интеллектуальная транспортная система, безопасность дорожного движения, показатели безопасности дорожного движения.
В текущем десятилетии особую актуальность приобрела проблема повышения безопасности на транспорте в связи с тем, что в марте 2010 года Генеральная ассамблея Организации Объединенных Наций провозгласила Десятилетие действий по обеспечению безопасности дорожного движения 2011-2020 гг. Был выпущен документ «Глобальный план осуществления Десятилетия действий по обеспечению безопасности дорожного движения 2011 - 2020 гг.» , который определяет общую цель Десятилетия как стабилизацию, а затем сокращение к 2020 году прогнозируемого уровня случаев смерти в результате ДТП путем разработки и осуществления устойчивых стратегий и программ обеспечения безопасности, повышения качества сбора данных, мониторинга прогресса и результатов деятельности не только на национальном, но и на глобальном уровнях.
В качестве поддержки действий, провозглашенных Десятилетием Всемирная организация здравоохранения подготовила «Доклад о состоянии безопасности дорожного движения в мире-2013», в котором выделены 5 ключевых факторов риска: скорость, управление транспортным средством в состоянии алкогольного опьянения, пользование шлемами, ремнями безопасности и детскими удерживающими устройствами . Таким образом, вся ответственность возлагается на участников дорожного движения. Однако, помимо человеческого фактора, должны рассматриваться и такие угрозы транспортной безопасности, как состояние дорожного полотна, освещенность улиц, корректная работа светофоров (и иной используемой на дорогах техники), исправность транспортных средств -участников дорожного движения, погодные условия и некоторые другие факторы.
Еще с прошлого века в качестве мер совершенствования транспортной инфраструктуры и в том числе повышения безопасности транспортных потоков многие страны начали вводить в обиход отдельные элементы интеллектуальных транспортных систем (ИТС). ИТС - универсальный термин для обозначения комплексного применения коммуникационных, контролирующих и информационных технологий в транспортных системах, результатом внедрения которых должно стать сохранение жизней, времени, денег, энергии и окружающей среды. ИТС включает в себя все виды транспорта и рассматривает в их взаимодействии между собой все элементы транспортной системы: транспортное средство, водитель, инфраструктура .
Одной из первых стран, которые начали исследования в области интеллектуальных транспортных систем и реализации комплексного подхода в транспортной сфере, стала Япония. Исследования начались в 1973 году, а в 1996 году началась реализация проекта «Комплексный план для ИТС в Японии». В Соединенных Штатах был разработан и учрежден Пятилетний национальный программный план развития ИТС (1991 год). Европейский Союз совместно с Японией и США в 1991 году создали некоммерческую организацию - общество БЯТЮЭ (ИТС Европа), целью которой стало содействие в развитии интеллектуальных транспортных систем в Европе от проведения научных исследований до рыночных инвестиций, а Китай присоединился к развитию ИТС с 1997 года, начав с создания лаборатории и Национального центра инжиниринга и технологий ИТС . Несмотря на то, что в России с конца XX века происходит внедрение отдельных элементов ИТС, область интеллектуальных транспортных систем остается для нашей страны довольно новой.
Одним из главных приоритетов развития и внедрения ИТС является совершенствование безопасности дорожного движения, именно на это направлены многие меры и программы, в частности, программа еСа11, разрабатываемая Европейским сообществом . ЕСа11, или экстренный вызов, -инициатива с целью оказания мгновенной помощи участникам дорожного движения, попавшим в аварию в любой точке Европейского Союза. Транспортное средство, оборудованное системой «экстренного вызова», автоматически отправляет сигнал бедствия в ближайший центр оказания помощи. Даже если ни один из участников ДТП не в состоянии говорить, система отправит минимум информации, сообщая службе спасения о конкретном месте аварии, тем самым повышая шансы участников аварии сохранить жизни и здоровье.
Для оценки влияния уровня развития интеллектуальных транспортных систем на состояние транспортной инфраструктуры и ответа на вопрос, является ли внедрение и совершенствование ИТС одним из факторов повышения уровня безопасности дорожного движения, рассмотрим данные о смертности на дорогах в некоторых странах мира. Сравним показа-
тели следующих стран, разрабатывающих и совершенствующих интеллектуальные транспортные системы: Япония, США, Китай, Великобритания, Германия, Сингапур и Россия (развитие ИТС является одним из приоритетных направлений транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года ). Сравним с аналогичными показателями стран, не проявляющих высокой степени участия в исследованиях, посвященных ИТС, в частности, стран Африканского региона (Египет, Нигерия, Камерун, Кения). Предполагается, что в странах, которые раньше начали разработку и внедрение интеллектуальных транспортных систем на своей территории, показатели смертности значительно ниже. Данные о смертности на 100 000 человек населения (по данным источника ) приведены на рис. 1.
Рис. 1. Количество смертей на 100 000 человек
Из рис. 1 видно, что наиболее низкие показатели смертности на 100 000 человек действительно приходятся на страны, которые работают над созданием интеллектуальных транспортных систем, в частности, наилучший показатель у стран Евросоюза. Однако несмотря на внедрение элементов ИТС у таких стран, как Россия и Китай, показатель смертности остается неприемлемо высоким и приближается к уровню стран Африканского региона. Данные цифры могут свидетельствовать о том, что внедрение в транспортную инфраструктуру элементов интеллектуальных транспортных систем не является решающим фактором повышения безопасности на дорогах в общем и снижения показателя смертности в частности. Однако очень значительно для рассматриваемых стран отличается показатель количества транспортных средств. Вполне естественно, что страны с большей загруженностью дорог будут более подвержены риску ДТП. В связи с этим рассчитаем показатель смертности на 100 000 зарегистрированных транспортных средств в предложенных к рассмотрению странах. Результаты расчетов (по данным источника ) представлены на рис. 2.
Рис. 2. Количество смертей на 100 000 зарегистрированных
транспортных средств
Рис. 2 демонстрирует, насколько ниже данный показатель в странах, формирующих интеллектуальную транспортную систему, при этом наиболее низкий показатель - в странах, которые раньше начали осуществелние и внедрение таких элементов в обиход, что говорит об эффективности проводимых в рамках ИТС мероприятий.
Таким образом, можно предположить, что разработка и совершенствование ИТС действительно способствует снижению смертности на дорогах, в первую очередь оказывая влияние не на человеческий фактор, а на безопасность транспортного средства и условий для его передвижения. Как было сказано ранее, ИТС включает в себя такие элементы транспортной системы, как транспортное средство, водитель, инфраструктура. Такое описание является неполным и нуждается в дополнении. Построим схему основных элементов ИТС, призванных обеспечить безопасность дорожного движения (рис. 3).
Оборудование транспортных средств инновационными технологиями подразумевает так называемые «умные» автомобили, использующие элементы искусственного интеллекта, например, способность бортовым компьютером распознавать голос водителя и выполнять простые команды, например включение/выключение музыки, чтобы водитель мог не отвлекаться на такие простые действия. Создание благоприятных условий для дорожного движения подразумевает поддержание надлежащего качества дорожного полотна, достаточное количество светофоров, приемлемый уровень освещенности дорог. Мониторинг безопасности дорожного движения заключается в наличии достаточного количества камер, радаров и профессионализме работы уполномоченных органов, а ответные меры после аварии учитывают скорость прибытия специальных служб на место аварии и уровень их квалификации.
Рис. 3. Элементы ИТС, влияющие на безопасность дорожно-транспортной ситуации
Таким образом, рассмотренные показатели смертности на 100 000 человек и на 100 000 зарегистрированных транспортных средств свидетельствуют о том, что в странах, занимающихся разработкой, внедрением и совершенствованием интеллектуальных транспортных систем или, по крайней мере, их отдельных элементов, такие показатели значительно ниже, а следовательно, представленные на схеме элементы ИТС могут являться действенным способом улучшения ситуации на дорогах и должны более глубоко прорабатываться, в частности, на глобальном уровне и получать более широкое распространение на уровнях национальных.
Список литературы
1. Всемирная организация здравоохранения. Глобальный план осуществления Десятилетия действий по обеспечению безопасности дорожного движения 2011-2020 гг. [Электронный ресурс] // Партнерство ООН по дорожной безопасности [сайт]. URL: http: //www. who. int/roadsafety/ decade of action/plan/ru/# (дата обращения: 02.12.2014).
2. Доклад о состоянии безопасности дорожного движения в мире 2013 г. [Электронный ресурс] // Всемирная организация здравоохранения [сайт]. URL: http://www.who.int/violence injury prevention/ road safety status/ 2013/ru/ (дата обращения: 02.12.2014).
3. What are Intelligent Transport Systems? [Электронный ресурс] // Technical Committee on Network Operations [сайт]. URL: http://road-network-operations.piarc.org/index.php?option=com content&task=view& id = 39 & Itemid=71&lang=en (дата обращения: 03.12.2014).
4. История возникновения ИТС [Электронный ресурс] // Smart traffic technologies [сайт]. URL: http://www.smarttrafic.ru/history.html (дата обращения: 03.12.2014).
5. eCall: Time saved = lives saved [Электронный ресурс] // European commision [сайт]. URL: http://ec.europa.eu/digital-agenda/en/ecall-time-saved-lives-saved (дата обращения: 03.12.2014).
6. Транспортная стратегия российской федерации на период до 2030 года. Проект, Москва, 2013 г. [Электронный ресурс] // Министерство транспорта Российской Федерации. Федеральное дорожное агентство [сайт]. URL: http://rosavtodor.ru/documents/transport-strategy-2030 (дата обращения: 04.12.2014).
Студентова Екатерина Александровна, асп., katerinka stud@,mail.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет
INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS ROLE IN INCREASING ROAD SAFETY
Indicators of road safety in some countries of the world are suggested. Comparison of indicators of the number of deaths per 100 000 population and per 100 000 registered vehicles is conducted and conclusion about the dependence of such indicators on the degree of readiness and the level of implementation of Intelligent transport system (ITS) and/or their distinct elements is made. Scheme of ITS composite elements is developed.
Key words: Intelligent transport system, ITS, road safety, indicators of road safety.
Studentova Ekaterina Aleksandrovna, postgraduate, katerinka stud@,mail.ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University
АНАЛИЗ ПРИЧИН ОТКАЗОВ АВТОБУСОВ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ПАССАЖИРСКИМИ ПЕРЕВОЗКАМИ ПО РЕГУЛЯРНЫМ МАРШРУТАМ В ГОРОДЕ ОРЕНБУРГЕ
Р.Х. Хасанов, К.В. Грибков
Рассмотрены основные причины и количество отказов деталей, узлов, агрегатов и систем автобусов ПАЗ-3205.
Ключевые слова: количество отказов, причины отказов, регулярные маршруты, безопасность пассажирских перевозок, легкоустранимые отказы.
Одной из приоритетных задач в области перевозки пассажиров автомобильным транспортом является обеспечение условий для осуществления качественного и безопасного процесса. В настоящее время непрерывный рост количества эксплуатируемых автотранспортных средств, низкий уровень оснащенности улично-дорожной сети и, как следствие, неудовлетворительная организация автотранспортного процесса не позволяют в полной мере обеспечить требуемые условия эксплуатации транспортных средств. Кроме того, свойства конструктивной и эксплуатационной надежности и безопасности отечественного пассажирского автотранспорта не определяются, как свойства с положительными показателями. Поэтому в рамках задачи обеспечения безопасного и качественного уровня перевозочного процесса необходимо провести выявление и анализ элементов, регламентирующих работоспособность автобусов в процессе их эксплуатации.
Несмотря на положительную динамику снижения среднего срока эксплуатации автобусного парка, работающего на регулярных маршрутах, общая ситуация не отвечает всем требованиям перевозочного процесса.
Во второй половине прошлого века к профессиональным специалистам стало приходить понимание и осознание того, что потенциальные возможности индустриальной экономики практически исчерпали себя для роста экономической эффективности. В это время стали формироваться, развиваться и распространяться способы, методы, технологии, элементы и системы интеллектуальной экономики. Данное обстоятельство привело к появлению и развитию интеллектуального менеджмента, маркетинга, логистики и других концепций управления, как показывают анализы данных статистики и тематики научных школ . Международная, трансграничная и национальная логистики становятся постепенно интеллектуальными и требуют формирования понятия, миссии, целей задач, функций, интегральной логики, принципов и методов, стратегии и тактики интеллектуальных логистических систем. А также непосредственного участия всех структурных элементов в эволюции цепей поставок в международной логистике, использования современных инновационныхи информационных технологий в логистике. Интеллектуальная транспортная логистическая система является основной частью интеллектуально логистики. Интеллектуальная транспортная система (ИТС, англ. Intelligenttransportationsystem) - это такая интеллектуальная система, которая использует инновационные разработки в моделировании транспортных систем и регулировании транспортных потоков, предоставляющая конечным потребителям большую информативность и безопасность, а также качественно повышающая уровень взаимодействия участников движения по сравнению с обычными транспортными системами. История создания и развития ИТС берет своё начало в 1980 -х годах в таких странах, как США, Япония, а также страны Европы. На сегодняшний вместе с Японией самыми передовыми технологиями в области ИТС выступают на мировом уровне Сингапур и Южная Корея. Интерес к изучению и внедрению ИТС связан с возникновением проблемы дорожных заторов, следовательно, возникла необходимость в объединении современных технологий моделирования, управления в реальном времени, а также коммуникационных технологий. Дорожные заторы - результат увеличивающейся автомобилизации, урбанизации, а также как роста населения, так и увеличивающейся плотности заселения территории. Они уменьшают эффективность дорожно-транспортной инфраструктуры, увеличивают время пути, расход топлива и уровень загрязнения окружающей среды. Последняя деятельность правительства в области ИТС дополнительно мотивируется увеличением внимания к внутренней безопасности, так как многие из предложенных систем ИТС также включают наблюдение за дорогами, что является приоритетом национальной безопасности. Главный фактор внедрения ИТС - участие государства очень важно для создания всех условий для формирования единой ИТС. Государство может обеспечить: все условия для разработки единой национальной информационной и коммуникационной базы сбора данных и оповещения, безопасность этих данных для их использования, поддержку, то есть финансирование и продвижение исследований в области новейших технологий в этой сфере. Например, в Европейском Союзе благодаря участию государств при разработке единой ИТС было проведены следующие мероприятия: анализ транспортных сетей, автоматическое определение мест дорожно-транспортных происшествий, информирование граждан благодаря специальным навигационным системам о состоянии дорожного движения. Зарубежный опыт внедрения ИТС. Сингапур. В Сингапуре на дорогах присутствуют детекторы транспорта, которые стоят на каждых 500 метрах, а также видеокамеры - на каждом километре трасс, причём ими оборудован каждый светофор и городские автобусы. Также каждое такси оборудовано транспондерами - приборами, которые позволяют отслеживать нахождение машины и её скорость. Вся информация, полученная с этих средств, собирается единым центром управления дорожного движения. Также зелёный свет на зебре включается нажатием кнопки на светофоре (GREEN LINK DETERMINING (GLIDE) SYSTEM) , а пожилые люди или инвалиды могут приложить к ней свою специальную смарт-карту, что увеличит время перехода на противоположную сторону (GREEN MAN +) . В Сингапуре действует планировщик поездок, который базируется на такси, потому что все машины имеют GPS-датчики, которые собирают и направляют информацию о перемещениях в диспетчерскую. С помощью этих данных вычисляется средняя скорость движения по основным автомагистралям, и планировщик корректирует выдаваемую информацию. Также существует программа камер J-Eye, установленных в Сингапуре, с помощью которой можно отслеживать пробки и автомобили, которые припаркованы с нарушением правил дорожного движения . Активно используются радиоканалы, по которым передаются сводки о загруженности ключевых дорог и развязок. В часы пик информирование граждан учащается. Такой же пример оповещения водителей можно встретить в Сеуле (Республика Корея), но в отличие от Сингапура, такой вид уведомления в этом городе действует на государственном уровне, то есть на государственном радиоканале. Также в Сингапуре, как и в Сеуле и Гонконге, можно следить за движением транспорта в режиме онлайн. Япония. В Японии около трасс располагаются фиксированные приборы и датчики движения, которые помогают собирать информацию о ситуациях на автомагистралях в Информационный центр Дорожного движения, через который собранные и отредактированные данные о дорожных пробках, ДТП или ремонтных работах передаются на навигационные системы транспортных средств пользователей. Также очень важна информация от самих участников дорожного движения, которые могут её отправлять через свои мобильные устройства . В Японии также действует система мониторинга местоположения автобусов, но эта система не так популярна, так как этот вид транспорта пользуется низким спросом у горожан. Основа ИТС Японии - система автомобильной информации и связи (VICS), на базе которой делают навигаторы для машины и через которую можно получить GPS-данные о загруженности дорог и объездных путях. Данные передаются с специальных придорожных передатчиков и маяков, которые и установили ещё в 1995 году. Соединенные Штаты Америки. США используют стандарт DSRC(перев. Выделенные связи малой дальности), продвигаемый американской общественной организацией интеллектуального транспорта и департаментом транспорта США . DSRC-односторонний или двусторонний беспроводной канал связи, а также набор протоколов и стандартов, который специально предназначен для автомобильного использования. Эта система позволяет осуществлять аварийные предупреждения для автомобилистов, адаптивный круиз-контроль, предупреждение о лобовом столкновении, осмотр транспортного средства безопасности, электронные платежи парковки, электронный сбор пошлин, сбор данных датчиков, предупреждение о возможности перевернуться, коммерческое оформление и безопасность инспекционных транспортных средств. В городе Бостоне можно увидеть противопожарные датчики и детекторы загрязнения воздуха, которые находятся на протяжении в Десятиполосного Большого бостонского тоннеля, так как в тоннелях сложно зафиксировать с камер наблюдения различные возгорания или технические неполадки, где они предоставляют наибольшую опасность. Китай. В Китае в Гонконге существует единая система проезда Octopus (такие же встречаются в Республике Корея - T-Money), с помощью которой можно оплачивать проезд на всех видах общественного транспорта, парковку, а также как приятный бонус - мелкие покупки в супермаркетах и билеты в кино . Также в Гонконге действует единая система управления светофорами, которая управляет транспортные и пешеходные светофоры с помощью сенсорных проводов, расположенных под асфальтом. Эти провода определяют количество скопившихся на дороге машин, поэтому зелёный свет начинает гореть дольше на том направлении, на котором стоит большее число машин. Зачастую из нескольких близко расположенных дорог делают «зелёную» зону (улицу), чтобы поток, пройдя один перекрёсток, не задерживался на другом. Каждый водитель может приобрести специальную электронную программу, содержащую интерактивную карту дорог (RoadNetworkData) со всеми уличными знаками и специальными сигналами (DigitizedTrafficAidsDrawings), а также статистическими данными о пробках (TrafficCensusData). Обновления этой программы выходят регулярно. В Гонконге, как и в Нью-Йорке на транспортном узле Ла Гуардия, дорожные знаки оснащены светодиодами, которые лучше видно в темноте, а также они существенно экономят электричество. В зависимости от времени суток и загруженности определённого участка дороги включаются разные по цвету индикаторы. Австралия. В городе Брисбене существует полезная функция для водителей - система помощи при парковке. Суть заключается в специальных мониторах, на которых транслируется информация о свободных местах, а также около 10 адресов ближайших парковок. Эта компьютерная система действует благодаря системе Wi-Fi. Через город Брисбен проходит многополосное шоссе до аэропорта Квинсленда. Вдоль полос шоссе установлены специальные камеры, которые фотографируют номер машины, далее происходит идентификация владельца, с кредитной карты которого списывается необходимая плата за проезд. Это помогает избежать многокилометровых пробок. К сожалению, развитие ИТС в России, по мнению автора, осуществляется медленными темпами.
Интеллектуальные транспортные системы (ИТС), в основном, развиваются в центральной части России . Например, в Москве такие системы позволяют сократить протяженность дорожных заторов, оптимизировать маршруты общественного транспорта , своевременно оповещать водителей и пассажиров о ситуации на дороге и т.д. ИТС на федеральных трассах, как правило, внедряются на российских скоростных платных дорогах. Задачи ИТС на трассах заключаются в повышении уровня безопасности движения, сокращении эксплуатационных затрат на содержание автодорог и т.д.
В экосистему «умных дорог» включают решения для сбора и обработки данных о транспортных средствах и дорожной инфраструктуре с целью принятия решений, включая:
- детекторы транспортного потока;
- адаптивные (умные) светофоры;
- средства автоматической фиксации нарушений ПДД;
- электронные средства безостановочной оплаты проезда;
- паркоматы;
- подключенные информационные табло;
- системы автоматизированного управления освещением;
- другие подключенные объекты (например, автоматические дорожные метеостанции, дорожные контроллеры и пр.);
- системы GPS /ГЛОНАСС .
Как правило, все компоненты «умной дороги» объединяются на базе единой платформы. Однако даже по одиночке они позволяют решить большое количество локальных задач. Например, сигналы светофоров на перекрестках меняются исходя из текущей дорожно-транспортной обстановки, что повышает пропускную способность дорог и сокращает вероятность возникновения пробок. Автоматическая фиксация нарушений правил дорожного движения заставляет водителей быть более ответственными, что, в свою очередь, понижает вероятность возникновения аварийных ситуаций. Интеллектуальное управление уличным освещением позволяет экономить электроэнергию.
ИТС на примере Москвы
- Смотрите Москва Умный город (Smart city) Информационные технологии в Москве
- Центр организации дорожного движения правительства Москвы (ГКУ ЦОДД)
ИТС на федеральных автотрассах
На федеральных трассах ИТС устроена несколько иначе, чем в мегаполисах. Но использование ИТС, как и в городской черте, позволяет улучшить безопасность движения, повысить грузооборот, пассажирооборот, сократить эксплуатационные затраты на содержание автодорог и т.д.
Ситуационные центры на федеральных трассах анализируют информацию от различных датчиков и камер, постоянно отслеживают количества автомобилей, погодные условия и т.д. На некоторых трассах установлены информационные табло, которые предупреждают водителей о различных неблагоприятных дорожных условиях.
В этом плане показателен опыт платных участков федеральных трасс. Например, на М-4 «Дон» в платном режиме действует почти 400 км автодорог. Участок с 21 по 93 км является автомобильной дорогой технической категории 1А - автомагистралью с разделенными встречными потоками движения, отсутствием светофоров. ИТС на этом участке позволяет отслеживать трафик, управлять движением, оповещать водителей о погодных условиях, информировать об изменениях обстановки на дороге.
Вдоль участка через каждые 2-4 км установлены желтые терминалы с надписью SOS, с помощью которых можно вызвать аварийных комиссаров. Помощь окажут и при обращении в контактный центр оператора платной дороги 8-800-707-23-23. В случае необходимости дорожный аварийный комиссар вызывает экстренные службы, помогает с эвакуацией транспорта на специальную парковку.
Как правило, на платных участках дорог есть вся необходимая инфраструктура: гостиницы, АЗС, автомастерские, кафе, туалеты, многофункциональные зоны и т.д. По словам Романа Старовойта, главы Росавтодора, в 2016 году эксперты проанализировали и оптимизировали работа сервисных точек вдоль федеральных трасс. Он отметил, что избыточность сервисных зон приводит к скоплению транспорта и аварийности. В результате анализа была создана генеральная схема размещения сервисных зон. По планам Росавтодора, в ближайшее время будет создано 800 новых объектов и 250 МФЗ.
Другие элементы ИТС
Автоматизированная система метеообеспечения работает с 2007 года. На федеральных трассах установлено почти 1 тыс. метеостанций и почти 1,5 тыс. видеокамер. В режиме онлайн отслеживается ситуация на федеральных трассах.
Система оперативного мониторинга включает в себя автоматизированные пункты учета интенсивности движения, их количество достигает 1 тыс. Такие системы используется ситуационным центром Росавтодора.
Аналитическая система управления транспортным комплексом (АСУ ТК) находится в процессе создания. Она реализуется для эффективного мониторинга состояния транспортного комплекса страны и уровня его технологической безопасности. АСУ ТК планируется интегрировать со всеми важнейшими информационными ресурсами как транспортной отрасли, так и других сфер экономики.
Государственная информационная система навигации на автомобильных дорогах (ГИС НАД) находится в процессе создания. ГИС НАД ляжет в основу практически всех навигационно-информационных сервисов.
Камеры видеофиксации
2019
Конкурс на покрытие сотовой связью трасс федерального значения Р-21 «Кола», А-331 «Вилюй», А-360 «Лена» и Р-504 «Колыма»
22 октября 2019 года стало известно, что Минкомсвязи объявило четыре конкурса на предоставление субсидий на покрытие объектов транспортной инфраструктуры сотовыми сетями с возможностью вызова экстренных служб. Подробнее .
МТС и ДИТ Москвы протестировали на сети 5G в Москве решения умного транспорта
18 сентября 2019 года компания Huawei сообщила, что совместно с ПАО «МТС » и системным интегратором NVision Group при поддержке Департамента информационных технологий Москвы провели тестирование технологий умного города в пилотной зоне на ВДНХ . Подробнее .
В России создадут единую федеральную систему мониторинга автобусных междугородних перевозок
Концепция Минпромторг безопасности дорожного движения с участием беспилотных транспортных средств
2018
Разработка ведомственного проекта «Цифровой транспорт и логистика»
Минтранс совместно с Министерством цифрового развития, АНО «Цифровая экономика» и Аналитическим центром при Правительстве в рамках государственной программы по развитию транспорта подготовили ведомственный проект «Цифровой транспорт и логистика». Об этом в ноябре 2018 года рассказал министр транспорта Евгений Дитрих на совещании о цифровой трансформации транспортного комплекса с председателем правительства Дмитрием Медведевым. Подробнее .
Минтранс планирует за две недели создать концепцию цифровой транспортной платформы
Целью проекта является разработка концептуальных основ цифровой транспортной платформы как составной части цифровой экономики Российской Федерации . Исполнителю контракта предстоит провести анализ предметной области, определить наиболее рациональные варианты подхода к решению проблемы, выработать предварительные решения. Подробнее .
2017
Цифровая экономика РФ: Виртуальная реальность смоделирует дорожный трафик
Правительственная комиссия по использованию информационных технологий для улучшения жизни людей и условий ведения предпринимательской деятельности одобрила в 2017 году планы мероприятий по четырем направлениям программы «Цифровая экономика», включая направление «Формирование исследовательских компетенций и технологических заделов». Программа «Цифровая экономика РФ » создана по поручению Президента России Владимира Путина.
Платформа VR и AR найдет свое применение и для имитационного моделирования дорожного трафика для центров организации дорожного движения: она будет использоваться для создания программной системы имитационного моделирования дорожного трафика с возможностью отображения в виртуальной реальности для центров организации дорожного движения .
Документ предусматривает создание программного комплекса инструментального контроля диагностического состояния автодорог, предназначенного для сбора, накопления, хранения, консолидации, анализа и интерактивного визуального представления данных о состоянии автодорог, получаемых от различного измерительного-регистрационного оборудования, органов управления и населения.
Целью данного проекта является предоставление возможности передачи заинтересованным организациям полной, объективной и достоверной информации о транспортно-эксплуатационном состоянии автодорог, степени соответствия фактических потребительских свойств, параметров и характеристик требования движения в соответствии с отраслевыми дорожными нормами, а также анализа этой информации и предоставлении отчетности.
Проект решит следующего рода задачи: диагностика и паспортизация автомобильных дорог, оценка транспортно-эксплуатационного состояния, контроль качества выполненных строительных и дорожно-ремонтных работ, определение потребительских свойств и технического уровня автомобильной дороги, измерение геометрических параметров и определение характеристик автомобильных дорог, включая определение дефектов дорожного покрытия.
Проект безналичной оплаты проезда в Сочи
НИИТС разработал в 2017 году рекомендации для администраций российских городов по эффективному внедрению элементов «умного города» без привлечения бюджетных средств. Удалось разработать рекомендации, при которых возможно монетизовать некоторые из элементов умного города . Рекомендации предполагают объединение в одну инвестиционную программу разных элементов умного города, которые являются привлекательными для частных инвесторов.
НИИТС разработал комплект документов, необходимых для реализации элементов «умного города» за счет частного инвестора в Сочи. Одним из таких элементов является комплексная Интеллектуально Транспортная Система. Документы содержат рекомендации по организационно-правовому и техническому облику ИТС. Оценка размера частных инвестиций в такую систему города Сочи составляет более 380 миллионов рублей, при отсутствии городских расходов.
Безналичная оплата повысит эффективность контроля оплаты проезда, обеспечит внедрение гибкой системы тарифов, персонифицированного учета предоставления льгот, повысит собираемость оплаты за проезд, улучшит условия труда работников системы пассажирского транспорта , обеспечит возможность внедрения бескондукторной схемы оплаты проезда. Диспетчеризация обеспечит качество управления движением транспортными средствами, выполняющими пассажирские перевозки в городе, качество составления расписаний и анализа маршрутов, автоматизацию ведения реестра транспортных средств компаний-перевозчиков, анализ данных о скорости движения этих транспортных средств, автоматизацию формирования прогноза прибытия общественного транспорта на остановочные пункты и другие улучшения.
Уникальность концепции НИИТС в том, что ИТС впервые является частью экосистемы города, которая включает комплексное решение: диспетчеризацию и безналичную оплату, привязанную к другим элементам умного города. Традиционные решения по безналичной оплате внедряются в отрыве от целостной системы «умного города».
Следуя разработанным рекомендациям, администрации городов могут за счет реализации одних элементов «умного города», развивать остальные элементы этой экосистемы без привлечения бюджетных средств. На базе ИТС основываются, например, элементы «туристской платформы Сочи». Так, платежное средство безналичной системы оплаты проезда в общественном транспорте становится универсальным. Его можно использовать в том числе для оплаты других муниципальных услуг Сочи, например, пляжей и других туристско-экскурсионных услуг.
ФСБ арестовала главу московского «умного транспорта»
Средства были выделены властями для обслуживания и ремонта интеллектуальной транспортной системы (ИТС) города, сумма контракта составляет 3,9 млрд руб. Филиппов был задержан по результатам обыска на предприятии и взят под арест на два месяца. Неизвестно, какая именно сумма предположительно была им похищена. Основанием ареста послужила часть 4 статьи 159 Уголовного кодекса России , которая предусматривает наказание за хищение, совершенное мошенническим образом и в особо крупном размере.
Research and Markets: объем мирового рынка решений для «умных дорог» достигнет к 2022 году $2,6 млрд
Согласно прогнозам исследовательского агентства Research and Markets, объем рынка решений для построения «умных дорог» достигнет к 2022 году отметки в $2,6 млрд с показателем CAGR около 24%. Основным драйвером рынка станут решения, направленные на обеспечения безопасности дорожного движения. Правительства многих стран серьезно озаботились ростом количества дорожно-транспортных происшествий, а информационные технологии позволяют решить данную проблему, отметили в агентстве.
Самым массовым сегментом рынка «умных дорог» являются детекторы транспортных потоков. Аналитики Research and Markets предполагают, что в течение 2016-2022 годов эти датчики продолжат занимать лидирующие позиции на рынке за счет увеличения объемов инвестиций и появления большого количества профильных стартапов.
2016
Услуги по обслуживанию и ремонту оборудования ИТС
По оценке J’son & Partners Consulting, к 2020 году в России будет почти 43 тыс. подключенных объектов в сегменте ИТС. Крупнейшими по количеству подключений останутся такие периферийные устройства, как комплексы фото- и видеофиксации и детекторы транспорта.
Оценка рынка АСУДД и основные тенденции
Умные светофоры
АСУДД предназначены для централизованного или локального автоматизированного управления дорожным движением (транспортными и пешеходными потоками). Такие системы представляет собой совокупность периферийных устройств, объединенных в единую сеть, с центральным пунктом управления (ЦПУ).
Периферийные устройства в составе АСУДД /ИТС (на примере АСУДД КАД) включают:
- дорожные контроллеры;
- детекторы транспортного потока (дорожного движения);
- знаки и табло переменной информации;
- камеры видеонаблюдения (видеокамеры);
- автоматические дорожные метеорологические станции (метеостанции);
- подсистемы оценочного весового контроля;
- комплексы контроля скоростного режима;
- другие «подключенные» устройства.
На основе исторических и текущих данных, получаемых от датчиков и камер, осуществляется регулирование транспортных потоков (например, назначаются приоритеты). Может происходить как выбор готовых моделей регулирования, так и подстройка отдельных существующих параметров к текущим условиям.
По мнению консультантов J’son & Partners Consulting, проекты по созданию комплексных АСУДД будут активно развиваться в нашей стране, в первую очередь, в связи с необходимостью дальнейшей борьбы с «пробками» и в рамках общей стратегии по увеличению безопасности дорожного движения. Немаловажным фактором является возможность пополнения региональных бюджетов за счет автоматизации процессов фиксации и выставления штрафов для нарушителей дорожного движения. В 2016 году ряд крупных городов, например, Нижний Новгород , Самара и др., объявили конкурсы на создание таких систем.
Первые интеллектуальные (адаптивные) светофоры появились в Москве в 2007 г. на опытном участке протяженностью 7,5 км. Расположенные на них датчики считывают данные о плотности и скорости транспортных средств, метеоусловиях и пр. Информация передается в единый центр управления системой по беспроводной связи и используется для оптимального регулирования транспортного потока. По данным на начало 2015 г., значительная доля светофорных объектов в столице подключена к автоматизированной системе управления дорожным движением (АСУДД). Проекты по внедрению «умных» светофоров развиваются и в других крупных городах – Санкт-Петербурге , Сочи , Казани, Челябинске , Новосибирске , Омске , Екатеринбурге и др.Первые централизованно управляемые через компьютер светофоры появились в США и Канаде в 1960-е годы. В 2010 г. разработчики IBM планировали запатентовать технологию, которая позволяет удаленно выключать двигатели автомобилей, приближающихся к перекрестку, если на светофоре горит красный свет. В Копенгагене планируется установить 380 умных светофоров, которые будут настроены таким образом, чтобы обеспечить приоритет велосипедистам и общественному транспорту. В случае успешной реализации проекта скорость передвижения на велосипеде по Копенгагену увеличится на 10 %, на автобусах – на 5–20 %.
Средства автоматической фиксации нарушений ПДД
Комплексы автоматической фиксации нарушений Правил дорожного движения (ПДД) включают как средства фото- и видеофиксации («камеры»), так и специальные технические средства (измерительные приборы).
По данным на начало 2016 г., в России комплексами автоматической фиксации нарушений Правил дорожного движения охвачено несколько тысяч зон контроля, с ноября 2014 г. их число выросло на 36 %. Основная тенденция в этом сегменте – это расширение спектра видов выявляемых правонарушений. Кроме фиксации фактов превышения скорости, такие системы фиксируют нарушения правил проезда регулируемых перекрестков, факты выезда на «встречку» и проезда под «кирпич», нарушения в зонах железнодорожных переездов, факты непредоставления преимущества в движении пешеходам в зоне пешеходных переходов и движения транспортных средств по полосам для общественного транспорта , нарушения правил остановки и стоянки и пр.
Стоимость установки стационарного комплекса фото- и видеофиксации в среднем составляет около 4 млн руб. Однако системы быстро окупают себя как с точки зрения экономики (поступления штрафов), так и эффективности (снижение количества ДПТ). Например, в Томске несколько стационарных комплексов за 10 месяцев 2015 г. собрали штрафов почти на 58 млн руб.
В Московской области стационарные комплексы фиксации нарушений ПДД за 1-е полугодие 2015 г. принесли в бюджет 560 млн руб. Таким образом, к реализации таких проектов могут быть привлечены и средства частных инвесторов, что может ускорить темпы оборудования дорог стационарными и мобильными комплексами фото- и видеофиксации нарушений ПДД.
Электронные средства безостановочной оплаты проезда
Единственным на начало 2016 года электронным средством безостановочной оплаты проезда, применяемым на российских платных дорогах, являются транспондеры DSRC. Это относительно недорогие устройства, крепящиеся к лобовому стеклу автомобиля и обеспечивающие обмен информацией по беспроводному каналу с антеннами на пунктах взимания платы. Для стимулирования использования транспондеров водителям предоставляются скидки на проезд.
Более масштабный проект запущен с 15 ноября 2015 г. Система взимания платы «Платон» создана в целях обеспечения соблюдения порядка взимания платы в счет возмещения вреда, причиняемого автомобильным дорогам общего пользования федерального значения транспортными средствами, имеющими разрешенную максимальную массу свыше 12 тонн. Владелец транспортного средства вносит плату, используя на выбор один из вариантов расчета платы:
- оформление разовой маршрутной карты;
- использование бортового устройства, оснащенного системой спутниковой навигации GPS /«Глонасс ».
В последнем случае списание денежных средств происходит в автоматическом режиме.
Рис. 11. Варианты установки клапанов РОГ: а - первоначальная конструкция;
б - модернизированная конструкция В Ы В О Д Л И Т Е Р А Т У Р А
Наибольшей эффективностью обладает внешняя система рециркуляции отработавших газов по контуру высокого давления. Она позволяет организовать охлаждение и регулирование степени рециркуляции перепускаемых отработавших газов. Не приводит к преждевременному выходу из строя турбокомпрессора и засорению охладителя наддувочного воздуха ввиду возможности организовать поток отработавших газов мимо лопаток компрессора напрямую во впускной коллектор. Топливная экономичность двигателя лучше с рециркуляцией отработавших газов по контуру высокого давления вследствие меньших потерь на привод ротора.
1. Bosch: Системы управления дизельными двигателями: пер. с нем. - М.: Изд-во «За рулем», 2004. - 480 с.
2. Севиздрал, С. П. Обеспечение экологических показателей уровня Евро-4 и Евро-5 на автомобильных дизелях Минского моторного завода / С. П. Севиздрал, Г. М. Ку-харенок, В. И. Березун // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: науково-виробничий збірник. - 2012. -№ 1 (14). - С. 95-105.
R E F E R E N C E S
1. Bosch: Diesel Engine Control Systems: Translation from German. - М.: Publishing House “Za Ruliom” (“Behind the Wheel”), 2004. - 480 p.
2. Sevizdral, S. P. Provision of Euro-4 and Euro-5 Ecological Indices in Automotive Diesel Engines of Minsk Motor Plant / S. P. Sevizdral, G. M. Kukharionok, V. I. Berezun // Visti Avtomobilno-Dorozhnogo Instituta (News of Automobile and Highway Institute): Science-Production Collected Works. - 2012. - No 1 (14). - P. 95-105.
Поступила 25.09.2013
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА КАК ИННОВАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТА
Докт. техн. наук, проф. ГРАБА УРОВ В. А.
Белорусский национальный технический университет E-mail: [email protected]
INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEM INNOVATIVE CONCEPT OF TRANSPORT DEVELOPMENT
Belarusian National Technical University
Приводится анализ передовых технологий, которые основаны на инновационном развитии транспортного комплекса страны на базе интеллектуальных транспортных систем. Предложено в качестве основной идеи при разработке долгосрочной концепции инновационного развития транспорта Республики Беларусь использовать интеллектуальные транспортные системы и всю концепцию долгосрочного инновационного развития транспорта. Сформулированы принципы создания концепции развития и приведено обоснование ее создания с позиции интеллектуальных транспортных систем.
Ключевые слова: транспортная система, интеллектуальная транспортная система, инновации, концепция развития.
The paper presents an analysis of the state-of-the-art technologies which are based on the innovative development of the transport sector of the country using intelligent transport systems. It has been proposed to use intelligent transportation systems and the whole concept of long-term innovative transport development as the basic idea while elaborating long-term concept of innovative transport development of the Republic of Belarus. Principles for creation of development concept have been formulated and substantiation of its creation from the perspective of intelligent transport systems has been given in the paper.
Наука итехника, № 1, 2014
Keywords: transportation system, intelligent transportation system, innovations, development concept.
Введение. Долгосрочная концепция развития транспорта, безусловно, должна быть инновационной, т. е. опираться на передовые достижения науки и техники. Основой инноваций могут быть собственные дорогостоящие фундаментальные научные исследования в области транспорта или достижения из других областей. При разработке долгосрочной концепции развития транспорта необходимо учитывать реальные возможности Республики Беларусь, поэтому сначала сформулируем принципы создания этой концепции.
1. Разработка долгосрочной инновационной концепции должна опираться на системный подход, содержащий новую идею, базирующуюся на современном или перспективном развитии науки и техники, а не на индуктивном подходе, предполагающем лишь небольшое улучшение уже существующих разработок.
2. С учетом ограниченных финансовых возможностей Республики Беларусь концепция в большей степени должна ориентироваться на интенсивное, а не на экстенсивное развитие транспорта. Под экстенсивным развитием подразумевается строительство новых дорог, транспортных развязок и т. д. Интенсивное развитие - это более эффективное использование существующих ресурсов без крупных дополнительных затрат.
3. Инновационное развитие предполагает лидерство. Но лидерство может опираться либо на собственные научные разработки в данной области, либо на перенесение достижений из продвинутых отраслей в данную область. Республика Беларусь как небольшое государство с ограниченными ресурсами не может позволить себе проводить широкие научные исследования по всем направлениям развития транспорта. Поэтому при разработке путей инновационного развития транспорта Беларусь должна опираться на достижения передовых отраслей науки и техники.
4. В последние десятилетия самой быстро-развивающейся инновационной областью являются информационно-коммуникационные технологии, что привело к перевороту во многих отраслях. Сегодня мы живем в информационной эпохе, пришедшей на смену индустриаль-
ной. В транспортной отрасли достижения информационно-коммуникационных технологий пока используются еще не в полной мере. Тем не менее в развитых странах на транспорте уже в течение 20 лет информационно-коммуникационные технологии развиваются под общим названием интеллектуальные транспортные системы (ИТС). ИТС впитывают в себя новейшие достижения высоких технологий, космической и авиационной техники. В развитых странах, а также в России ИТС фактически становятся рычагом развития всей транспортной отрасли.
5. ИТС в крупных экономических странах или объединениях (США, Европейский союз) охватывают очень широкий спектр задач, который для Беларуси может оказаться чрезмерно большим. Поэтому для наших нужд необходимо выбрать отдельные направления, оценку перспективности и полезности которых желательно проводить с помощью SWOT-анализа (силы - слабости - возможности - угрозы).
Интеллектуальные транспортные системы как возможная основная идея долгосрочной концепции инновационного развития транспорта. Толчком к появлению ИТС стали все нарастающие транспортные проблемы в мегаполисах. Скорость движения транспорта в городе на порядок меньше технических возможностей транспортных средств. Например, в Нью-Йорке - 33 км/ч; в Минске -17 км/ч; в Москве - 13 км/ч. Фактически автомобиль превращается в черепаху. И это при том, что технические возможности транспортного средства позволяют ездить на порядок быстрее. Можно, конечно, расширять дороги, строить автомобильные развязки, но в городах такие возможности ограничены, да и стоят они достаточно дорого. Поэтому сейчас главные усилия направлены не столько на совершенствование ходовых качеств автомобилей, сколько на системы управления ими.
ИТС пока еще не получили широкого распространения и не имеют общепризнанного толкования, поэтому попытаемся определиться с этим понятием. ИТС можно представить как компьютерные, информационные и коммуникационные технологии для управления транспор-
Наука итехника, № 1, 2014
том и транспортными сетями в реальном времени, включая перемещение людей и грузов.
Направление развития ИТС - создание единого информационного пространства, объединяющего транспортные средства, дорожное оборудование, диспетчерские залы и центры организации движения по всей стране. ИТС используются не только для автомобильного, но и для и железнодорожного и других видов транспорта (рис. 1).
ИТС имеют две главные цели:
Увеличение скорости движения транспортных средств;
Повышение безопасности на дорогах.
ИТС полезны как при перевозках на дальние расстояния, так и в городах. В международных перевозках - это создание надежных и эффективных транспортно-логистических цепочек на основе ИТС, глобальных навигационных систем мониторинга и автоматизированных систем учета товарно-сырьевых потоков (рис. 2).
Рис. 1. Интеллектуальные транспортные системы объединяют все виды транспорта
Наука итехника, № 1, 2014
Рис. 2. ИТС в международных перевозках
ИТС в дорожном движении - это обеспечение безопасного, удобного и бесперебойного движения транспорта в перегруженных мегаполисах. В городе ИТС полезны всем трем группам пользователей - пассажирам и пешеходам, водителям и городским властям.
Для пассажиров и пешеходов:
Информационная система для общественного транспорта;
Единая карта оплаты услуг;
Светофор по требованию;
Интерактивные комплекты «Умная дорожная сеть».
Для водителей:
Система автомобильной информации и
Радиоканалы дорожных сообщений;
Многофункциональный транспортный сайт;
Планировщик поездок;
Динамические дорожные указатели и табло;
Система помощи при парковке;
Автоматический сбор платежей за проезд по платным дорогам.
Для города:
Камеры J-Eye (Junction Electronic Eyes);
Система управления светофорами;
Противопожарные датчики и детекторы загрязнения воздуха.
Реализуются заданные функции с помощью подсистем ИТС. В мире нет единого мнения о количестве и составе таких подсистем. Единственной страной, которая поставила перед собой цель создать всеобъемлющую ИТС, являются США. Количество и состав подсистем определяются потребностями и возможностями заинтересованных организаций и ведомств. Например, в американской ИТС имеются 22 подсистемы, а в европейской - 16.
Американская ИТС содержит следующие подсистемы (приведены 12 из 22):
1) информационного обеспечения участников дорожного движения;
2) обеспечения безопасности;
3) управления дорожным движением (АСУ ДД);
4) управления коммерческим транспортом;
5) управления специальным транспортом;
6) управления грузовыми перевозками;
7) обеспечения интеграции с информационными порталами и СМИ;
8) доступа к персональной информации;
9) управления парковками;
10) маршрутизации транспорта;
11) управления сбором дорожной платы;
12) управления бортовым оборудованием.
В Евросоюзе в 1991 г. была создана Европейская ассоциация участников рынка интеллектуальных транспортных систем ERTICO, представляющая собой консорциум, в который входят все ведущие европейские производители, заинтересованные в развитии рынка ИТС, общественные организации, представители различных министерств и ведомств, инфраструктурные операторы связи, пользователи и прочие организации. Только перечень реализованных за последние годы программ ERTICO (всего более 20) позволяет судить о вкладе этой организации в обеспечение безопасности дорожного движения в странах Евросоюза:
1. ADASIS - использование точных картографических данных в средствах навигации для получения водителем прогноза ситуации.
2. AIDE - использование специального электронного оборудования и ПО, позволяющих концентрировать внимание водителя в момент обгона.
3. GST - развитие массового рынка открытых телематических услуг.
4. IP PReVENT - программа внедрения электронных устройств ADAS с превентивной информацией о возможных опасностях по ходу движения.
5. SAFESPOT - программа поддержки появления большего количества «умных» машин на «умных» дорогах.
6. AGILE - программа обеспечения коммерческого использования спутниковой системы Galileo.
7. CVIS - программа взаимодействия автомобилей и дорожной инфраструктуры.
8. ENITE - программа подготовки специалистов по интеллектуальным транспортным системам.
9. FRAME Forum - программа построения архитектуры для европейской ИТС и др.
Основой ИТС являются системы телекоммуникации, которые соединяют все элементы ИТС: датчики, размещенные по городу, информацию со спутников, о движущихся объектах, базы данных, наземные центры управления и т. д.
ИТС имеют три уровня архитектуры (рис. 3):
Сетевой инфраструктуры с каналами связи;
Наука итехника, № 1, 2014
Транспортный;
Институциональный: организации, политика, механизмы финансирования и бизнес-процессы,
необходимые для создания и эксплуатации ИТС.
Рис. 3. Три уровня архитектуры интеллектуальной транспортной системы
ИТС далеко выходят за рамки чисто инженерных задач (уровня сетевой инфраструктуры). Для их построения необходимо создать институциональную структуру, в которой будут участвовать проектные, научно-исследовательские, промышленные, управленческие, учебные организации. Эта структура должна иметь высокий уровень государственной поддержки.
ИТС - результат комплексных усилий ученых, проектировщиков, промышленников и управленцев. Они представляются на сегодняшний день не четко сформированной структурой, а скорее полезной, очень крупной, непрерывно развивающейся системой, может быть, даже мечтой. Тем не менее в развитых странах уже сейчас ИТС становятся рычагом развития отрасли, определяя стратегию расширения отдельных направлений.
Наука итехника, № 1, 2014
В Республике Беларусь ИТС находятся на зачаточном уровне: разрабатываются отдельные, не связанные между собой элементы. Делаются попытки создания ИТС Минска. На транспортных конгрессах уже обсуждаются проблемы и перспективы развития ИТС, но в предыдущих планах развития отрасли даже название это почти не применялось. Тем не менее в БНТУ открывается подготовка по специальности «Эксплуатация интеллектуальных транспортных систем на автомобильном и городском транспорте». Но необходим многосторонний развернутый подход к созданию в Беларуси ИТС, поскольку она является крупной системой, выходящей за пределы страны. Она должна быть унифицирована с международной ИТС, поэтому такую систему целесообразно создавать в сотрудничестве с Россией и европейскими странами, учитывая специфические особенности Республики Беларусь.
Россия последние годы уделяет большое внимание созданию и развитию ИТС. Эти системы строятся не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и во многих крупных городах, к созданию технических средств подключаются предприятия высоких технологий, налаживаются международные связи, открываются новые производства. Проводятся конгрессы по ИТС. Россия подключается к европейским организациям, связанным с ИТС.
Развитие CALS-технологий. Интересно проследить аналогию между ИТС и CALS-технологиями. В 80-е гг. прошлого века при создании системы противоракетной обороны США столкнулись с необходимостью организации взаимодействия многих тысяч предприятий и поставок между ними. Бумажный документооборот делал эту логистическую задачу практически неразрешимой, так как при увеличении сложности изделия количество документации экспоненциально возрастает. Поэтому было решено создать громадную информационную систему, объединяющую всех участников, - CALS (Computer-Aided of Logistics Support - компьютерная поддержка логистических систем). В основе CALS были заложены две идеи: отказ от «бумажной» технологии, а также замена многочисленных автономных автоматизированных систем проектирования, подготовки производства и т. д. на интегрированную информационную среду.
Сначала CALS засекретили и применяли только в военной области. Затем разрешили использование в гражданской сфере США, так как CALS-технологии доказали очень высокую эффективность. Далее CALS рассекретили и начали применять в НАТО и развитых странах.
И вдруг произошло неожиданное: использование информационных технологий позволило не просто упростить взаимодействие между участниками, но и резко усовершенствовать все бизнес-процессы, что привело к повышению их эффективности до 50-70 %! Концепция CALS-технологий показана на рис. 4.
CALS-технологии оказались блестящей глубокой идеей, позволившей не только усовершенствовать логистику, но и серьезно улучшить работу предприятий на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ): маркетинга, проектирования, подготовки производства, изготовления, поставок, эксплуатации, сервисного обслуживания, модификации и утилизации. Произошла эволюция CALS-технологии от управления логистикой до поддержки ЖЦ, что нашло отражение в изменении понимания CALS:
1. Computer-Aided of Logistics Support -компьютерная поддержка логистических систем, 1980-е гг.
2. Computer-Aided Acquisition and Support -компьютеризированные поставки и поддержка, 1988 г.
3. Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support - поддержка непрерывных поставок и жизненного цикла, 1993 г.
4. Commerce At Ligth Speed - бизнес со скоростью света, 1995 г.
5. Computer Acquisition and Life-cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции.
Фактически произошла революция в управлении бизнес-процессами ЖЦ и во взаимодействии между участниками совместного производства. Самым важным результатом является то, что в XXI в. нельзя рассчитывать на продажу сложных наукоемких изделий без использования CALS-технологий.
Развитые государства организовали более узкую и закрытую организацию под названием Международный CALS-конгресс (ICC). Официально заявлено, что ICC проводит политику неподдержания государств, отстающих в сфере CALS-технологий. Таким образом, CALS-технологии стали пропуском в клуб развитых стран.
Показателен печальный опыт знакомства Беларуси с CALS: в начале 2000-х гг. Вьетнам хотел купить у нас крупную партию автомобилей, но затем отказался, так как Беларусь не смогла изготовить эти машины с использованием CALS-технологий. Поэтому в Республике в 2005 г. была создана Государственная программа CALS. Участниками этой программы на первых этапах являются: ОИПИ НАН Беларуси в качестве координатора, МТЗ, МАЗ, ОАО «Витязь», а также БелГИСС - для решения вопросов стандартизации.
Наука итехника, № 1, 2014
Рис. 4. Концепция ИТС и CALS-технологии: есть ли сходство? ИТС развиваются по аналогичному с CALS пути: использование информационнокоммуникационных технологий, создание единого информационного пространства, замена бумажного документооборота на электронный. ИТС также обладают большим потенциалом, так как опираются на бурно развивающиеся информационные, телекоммуникационные, авиационные, космические и другие высокие технологии. Существует вероятность, что в будущем ИТС и CALS будут взаимодействовать, так как цели и подходы у них близкие. В БНТУ открывается подготовка специалистов по интеллектуальным транспортным системам и CALS-технологиям.
СЛЬБ-технодогий
Долгосрочная концепция развития транспорта должна опираться на передовые достижения науки и техники. При разработке долгосрочной концепции инновационного развития транспорта необходимо учитывать реальные возможности Республики Беларусь, а в качестве основной идеи использовать интеллектуальные транспортные системы. Концепцию долгосрочного инновационного развития транспорта создавать с позиций ИТС.
Поступила 13.06.2013
УДК 621.26:629.244:629.2293
ВОЗМОЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ И БИРОТАТИВНОЙ ЭЛЕКТРОМАШИНОЙ
Канд. техн. наук, доц. МИХАЙЛОВ В. В., магистр техн. наук СНИТКОВ А. Г.
ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси»
Е-mail: [email protected]
POSSIBILITIES FOR AUTOMATIC CONTROL OF HYDRO-MECHANICAL TRANSMISSION AND BIROTATING ELECTRIC MACHINE MIKHAIWV V. V., SNITKOV A. G.
SSI (State Scientific Institution) “Joint Institute of Mechanical Engineering of National Academy of Sciences of Belarus”
Представлены математические модели и результаты виртуального исследования выбранных параметров движения мобильной машины, оснащенной гидромеханической и модернизированной трансмиссиями. Машина испытывалась в одинаковых технологических циклах и была оборудована универсальной системой автоматического управления. Изменение структуры и типа силовой передачи получено алгоритмом управления, в том числе дополнительной реверсивной электрической машиной, подключаемой на определенных режимах эксплуатации.
Реализация предложенной концепции позволяет получить и проверить более совершенный С-код системы управления, улучшить эксплуатационные качества трансмиссии, повысить эффективность машины, уменьшить буксование и износ шин путем использования безвозвратно расходуемой в обычных случаях энергии торможения для последующего ее полезного использования.
Ключевые слова: гидромеханическая передача, гибрид, автоматическое управление, электрическая машина, математическая модель.
Использование современных достижений информационных технологий и средств связи - телематики - в управлении транспортными системами позволяет кардинально повысить эффективность и качество их работы. Поэтому транспортные системы с использованием АСУ, построенных на основе телематики, получили во всем мире специальное наименование - интеллектуальные транспортные системы (ИТС).
итс - это система, интегрирующая современные технологии управления с телематикой, предназначенная для автоматизированного поиска и принятия наиболее эффективных сценариев управления ТС и ее элементов в целях обеспечения мобильности при установленном уровне качества обслуживания пользователей ТС.
Отличительный признак ИТС - автоматическое (или с минимальным участием оператора) формирование управляющих воздействий в режиме реального времени на объекты ТС. Для этого в системе должна функционировать обратная связь, обеспечивающая автоматическую передачу оперативных данных о работе объектов ТС в блок управления. На их основе с помощью математических моделей вырабатываются прогнозные управляющие решения, которые реализуются в средствах управления.
В мировой практике ИТС признаны как общетранспортная идеология интеграции достижений современных методов управления и телематики во все виды транспортной деятельности для решения проблем экономического и социатьного характера: повышения эффективности функционирования пассажирского и грузового транспорта, снижения транспортных расходов, обеспечения транспортной безопасности и улучшения экологических показателей.
Практическое развитие крупномасштабных проектов ИТС началось в середине 1980-х гг. в США, Японии и Европе, когда стали доступны для бизнес-приложений персональные компьютеры, сотовая связь и технологии космического позиционирования.
Развитие ИТС методологически базируется на системном подходе, формируя ИТС не как отдельные функциональные блоки, а как систему. Подходы к созданию ИТС основываются на принципе модернизации, реинжиниринга действующих ТС путем поэтапного развития и модульности создания ИТС. Принцип модульности требует четкого общего плана построения ИТС, в рамках которого реализуемые отдельные модули будут в дальнейшем гарантированно совместимы с модулями, реализуемыми на последующих стадиях проекта. Такой план построения системы называется архитектурой. Архитектура ИТС определяет основные принципы организации ИТС и взаимосвязи компонентов ИТС между собой и с внешней средой, а также принципы и руководство по их разработке, внедрению и оценке эффективности использования. Архитектура ИТС представляет собой некую рамочную структуру, в границах которой могут быть использованы различные подходы к проектированию с учетом конкретного функционала системы и необходимых пользователям сервисов. В нашей стране основополагающим документом по построению архитектуры ИТС является ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011. Интеллектуальные транспортные системы. Схема построения архитектуры интеллектуальных транспортных систем. Часть 1. Сервисные домены в области интеллектуальных транспортных систем, сервисные группы и сервисы. Используемая в стандарте иерархия построения архитектуры ИТС приведена на рис. 4.23.
Рис. 4.23.
Доменная архитектура формирует общее комплексное представление о структуре объектов и субъектов ИТС. При этом для каждого проекта системы набор и функциональное описание объектов и субъектов может носить индивидуальный характер.
Сервисный домен включает в себя один или более типов сервисов ИТС. Каждый тип сервиса ИТС может содержать несколько случаев связанных сервисов. Эти объединения представителей связанных сервисов называются сервисными группами ИТС. Таким образом, сервисная группа ИТС включает в себя один или более похожих или взаимодополняющих сервисов, предназначенных для пользователей ИТС.
Необходимо выделить следующие особенности сервисных групп ИТС и сервисов:
- каждая сервисная группа ИТС ориентирована на определенную деятельность, относящуюся к управлению или информационному обеспечению в сфере дорожной транспортной сети, и разделена на конкретные сервисы, адресованные, в свою очередь, конкретным пользователям или используемые для различных режимов функционирования;
- наименование каждой сервисной группы должно отражать вид осуществляемой деятельности (например, «дотранспоргная информация»);
- каждый сервис в рамках сервисной группы должен связывать как вид деятельности сервисной группы, так и характер пользователей или режимов функционирования ИТС (например, «дотранспортная информация - общественный транспорт»);
- каждый уровень в иерархии должен быть на эквивалентном уровне модульности системы.
Практическое применение
В середине 1990-х гг. стало ясно, что потенциал многих европейских исследовательских программ в области транспортной телематики не может быть полностью реализован. Для решения проблемы требовалось создание единого подхода к европейской архитектуре ИТС. Эта задача была решена в 1998-2000 гг. в ходе реализации проекта KAREN. В результате была разработана структура для внедрения ИТС в Европейском союзе .
Европейская архитектура ИТС состоит из двух частей: пользовательских сервисов ИТС (см. ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011) и функциональной архитектуры (Functional Viewpoint), обеспечивающей реализацию указанных сервисов. Физическая и коммуникационная структуры не входят в состав регламентируемых составных частей архитектуры ИТС. Согласно подходам, заложенным в основу европейской архитектуры ИТС, предполагается создание индивидуальной физической и коммуникационной среды ИТС в каждом конкретном случае, с учетом конкретных особенностей и потребностей в сервисах, па основе общих принципов и в соответствии с общей моделью разработки.
С учетом важности синхронизации проектов ИТС в области различных видов транспорта и в различных странах в 2008 г. в ЕС принят План по развитию ИТС в Европе (СОМ(2008) 886), а в 2010 г. Европейским парламентом принята Директива ЕС 2010/40/EU по развитию ИТС в области автомобильного транспорта и взаимодействия с системами других видов транспорта .
Развитие ИТС сгруппировано по шести приоритетным направлениям:
- оптимального использования информации о дорогах, движении и поездках, которое предусматривает получение актуальной и проверенной информации на всех уровнях управления транспортом независимо от формы собственности оператора и вида транспорта и обеспечивает ее доступность для всех пользователей;
- обеспечения условий для безбарьерного движения товаров и оптимального управления грузовыми перевозками на европейских транспортных коридорах и в городских агломерациях за счет автоматической идентификации транспортных единиц, предоставления различных услуг (например, таможенных) в режиме онлайн и пространственного позиционирования на основе космических навигационных систем;
- повышения безопасности дорожного движения за счет развития автоматических систем, предупреждающих и предотвращающих опасные ситуации как между транспортными средствами, так и между автомобилями и пешеходами;
- обеспечения безопасности и защиты передаваемых данных в ИТС, в частности личных и финансовых данных пользователей;
- интеграции транспортного средства в транспортную инфраструктуру за счет использования открытых приложений в компьютерных системах транспортных средств и программном обеспечении ИТС, позволяющему обеспечить совместимость информационных систем и автоматически передавать данные, необходимые для оптимального управления как индивидуальными транспортными средствами, так и их потоками.
Согласованное внедрение ИТС в ЕС требует интенсивного сотрудничества на европейском уровне между всеми сторонами на разных уровнях управления, а также надлежащей структуры и нормативно-правовой базы. Необходимо разработать общие методы оценки и единые инструменты для реализации эффективных решений.
На рис. 4.24 приведена укрупненная классификация ИТС по направлениям автоматизации транспортных систем.
Все указанные в классификации на рис. 3.1 направления в настоящее время успешно развиваются и имеют примеры практического применения. Естественно, что разработка и внедрение ИТС сопряжены со значительными расходами, но, учитывая их стратегическую значимость для развития транспорта, крайне важно готовить элементы этих систем и развивать транспорт с учетом необходимости в будущем построения комплексной ИТС. В соответствии с концепцией ИТС должны строиться концепции и конкретные планы развития дорожных, грузовых и пассажирских ТС.
Набор сервисов ИТС из разных доменов может формировать блок сервисов, реализуемых для решения первостепенной задачи или набора задач, сохраняя при этом возможность развития в дальнейшем полнофункциональных доменов. Например, для повышения безопасности дорожного движения важно развивать следующие сервисы:
- автоматический контроль соблюдения правил дорожного движения;
- предупреждение о заторах и ремонтных работах и рекомендации по путям объезда;
- оповещение о погодных условиях и состоянии дорожного полотна;
- автомобильные системы распознавания дорожных знаков, поддержания движения по полосе, автоматического ограничения скорости движения, адаптивного круиз-контроля, предупреждения об опасном сближении и т.п.;
- управление режимами движения (в первую очередь скоростью) с помощью знаков переменного значения;
- мониторинг и управление перевозками опасных грузов;
- мониторинг и управление движением в тоннелях и на скоростных магистралях.
В нашей стране в области ИТС наибольшее развитие получили системы управления дорожным движением. Их развитие на принципах ИТС позволяет перейти от управления отдельными светофорными объектами к управлению движением на автомобильных дорогах, зонах улично-дорожной сети или в целом движением в городе. Для реализации сервисов ИТС в этом случае создаются АСУ автомагистралью, зональные АСУ или АСУ дорожного движения (ДД) города. В последних двух случаях наиболее эффективно использование сетевых адаптивных методов управления дорожным движением.
Рис. 4.24.
Практическое применение
Одним из первых и до сих пор наиболее широко применяемых в мире алгоритмов сетевого адаптивного управления является SCOOT (Split Cycle Offset Optimization Technique - техника оптимизации длительностей фаз, цикла и сдвига), разработанный в середине 1970-х гг. британским Институтом TRL(7ota/ Request Live) совместно с фирмами «Plessey» и «Реек». Система SCOOT установлена более чем в 100 городах Великобритании и десятках городов во всем мире. Зона управления SCOOT в г. Лондоне охватывает около 2000 регулируемых перекрестков.
Район управления в SCOOT разбивается на подрайоны. В пределах каждого подрайона обеспечивается сетевая координация работы светофорных объектов с единым циклом регулирования. Принцип разбиения на подрайоны - стандартный: разрыв координации осуществляется на длинных или слабо загруженных перегонах.
Система сбора информации о транспортных потоках предполагает мониторинг транспортных потоков на каждой полосе движения непосредственно перед стоп-линией и на значительном расстоянии от нее, как правило, у выхода со смежного перекрестка. Алгоритм использует получаемую в реальном времени информацию об интенсивности транспортных потоков и времени проезда транспортными средствами удаленных от стоп-линий сечений.
Процесс оптимизации параметров регулирования в SCOOT имеет трехуровневую структуру, каждый уровень которой соответствует оптимизации одного типа параметров.
На верхнем уровне для каждого подрайона выполняется оптимизация цикла регулирования, и для оптимизированного цикла определяются базовые длительности фаз на каждом перекрестке. Расчет оптимального цикла для группы перекрестков выполняется каждые 5 мин или, если наблюдается быстрое изменение интенсивности, каждые 2,5 мин. Считается, что цикл требует увеличения, если уровень загрузки наиболее загруженного перекрестка превышает 90%. Аналогично, при снижении уровня загрузки наиболее загруженного перекрестка происходит сокращение цикла. Таким образом, в течение суток длительность цикла на перекрестке плавно изменяется в соответствии с динамикой изменения интенсивности транспортных потоков.
Оптимизация сдвигов выполняется один раз в цикл. В каждом цикле существует возможность изменения сдвига не более чем на 4 с. Для оптимизации сдвигов используется специальный алгоритм, для которого необходима информация о времени проезда транспорта между смежными стоп- линиями и о взаимосвязях транспортных потоков. Времена проезда могут корректироваться в режиме реального времени путем сравнения прогнозируемых и наблюдаемых диаграмм интенсивностей транспортных потоков на подходах к стоп-линиям. При используемой в SCOOT схеме расстановки датчиков установить взаимосвязь потоков на смежных стоп-линиях можно с полной определенностью, если движение по полосам строго специализированное (по каждой полосе в зоне перекрестка транспорт движется в единственном направлении), и с высокой вероятностью - при отсутствии строгой специализации полос.
На нижнем уровне - уровне перекрестка - происходит уточнение моментов переключения фаз и принимается решение об увеличении или уменьшении длительности фазы на значение не выше 4 с. Эта процедура выполняется перед каждым переключением фаз и основывается на краткосрочном прогнозе транспортной ситуации на перекрестке. Прогноз позволяет оценить длину очереди и, следовательно, задержку на каждой стоп-линии перекрестка для каждого из возможных моментов переключения фаз.
Критерием оптимальности при выборе управляющих параметров является взвешенная сумма задержек и остановок транспортных средств.
Характерными особенностями SCOOT являются использование большого количества детекторов транспорта, отсутствие скачкообразных изменений параметров регулирования, отсутствие долгосрочного (на цикл и более) прогноза транспортной ситуации.
Техническая реализация SCOOT предусматривает централизованное управление и не предъявляет высоких требований к локальным контроллерам.
Применяемые в настоящее время модификации SCOOT обеспечивают приоритетный пропуск общественного транспорта.
Анализ результатов внедрения ИТС свидетельствует о существенном потенциале повышения эффективности функционирования транспортных систем :
- управление движением на улично-дорожной сети позволяет снизить задержки на 5-40% в зависимости от используемой системы управления и развития информирования пользователей;
- управление движением по автомагистралям позволяет снизить количество аварий на 40%, повысить пропускную способность и снизить общее время поездки на 60%;
- система информационного обеспечения коммерческих перевозок позволяет снизить расходы собственников грузового транспорта на 35%;
- управление движением транспорта общего пользования позволяет уменьшить время поездки в два раза и повысить надежность выполнения расписания на 35% за счет системы пространственного позиционирования и приоритета на регулируемых пересечениях;
- система управления инцидентами позволяет снизить их длительность на 40%.
Наиболее наглядно возможности ИТС представлены в системах PRT (Personal Rapid Transit ), PAT (Personal Automated Transport: - персональный автоматический транспорт). Это системы общественного транспорта, которые обеспечивают безостановочную перевозку пассажиров по их запросу с помощью автоматических транспортных средств без водителя. Система PRT использует собственную транспортную сеть, которая может быть выполнена в виде дорожного полотна с направляющими устройствами, рельсового пути либо монорельса, а также в виде комбинации этих устройств. Пользователь на остановочном пункте выбирает пункт назначения, и система подает свободный вагон или направляет сюда попутный. Вагон с учетом топологии сети самостоятельно выбирает кратчайший путь до пункта назначения. Вся система имеет централизованное компьютерное управление на уровне распределения вагонов и обеспечения безопасности.
Первая система PRT эксплуатируется с 1975 г. в городе Моргантауне в США, где связывает учебные здания местного университета с несколькими комплексами студенческих общежитий. Общая протяженность сети 13,9 км, на которой имеется семь остановочных пунктов. В системе эксплуатируется 73 полностью автоматических вагонов. Вагоны системы вмещают 20 человек и передвигаются по подогреваемому в зимнее время бетонному полотну с направляющими со скоростью до 30 км/ч. Стоимость системы составила более 60 млн долл. США. Система бесплатно обслуживает 20 тыс. студентов, а для жителей города разовая поездка стоит 0,5 долл. Ввиду того что система проектировалась в начале 1970-х гг., она не имеет полного централизованного компьютерного управления, что компенсируется работой трех диспетчеров.
Наиболее современная система PRT в 2009 г. введена в строй в лондонском аэропорту Хитроу, где она связывает пятый, наиболее современный, терминал с удаленными автостоянками. Это первая полностью коммерческая система PRT в мире, и если эксплуатация будет успешной, ее существенно расширят. Система протяженностью 3,9 км имеет три станции и обслуживается 21 вагоном, может развивать скорость до 40 км/ч. Среднее время ожидания вагона после вызова составляет 12 с, а максимальное для 95% пользователей - не более 1 мин.
- Кабашкин И. В. Интеллектуальные транспортные системы: интеграция глобальныхтехнологий будущего // Транспорт Российской Федерации. 2010. № 2 (27). С. 34-38.
- Intelligent Transport Systems in action. Action Plan and Legal Framework for theDeployment of ITS in Europe / Directorate-General for Mobility and Transport ; EuropeanCommission. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2011.
- Benefits of Intelligent Transportation Systems Technologies in Urban Areas: A LiteratureReview. Final Report // Center for Transportation Studies of Portland State University. 2005.April.
