В 22 пилотных регионах России появятся «интеллектуальные магистрали», что поможет снизить количество ДТП и сократить время в пути на 25%. Какие технологии и когда смогут изменить все дороги нашей страны?
Интеллектуальная магистраль: как построить дороги будущего в России и обеспечить высокую скорость, безопасность и контроль – одна из ключевых тем федеральной повестки IV Международного научного форума “Шаг в будущее: искусственный интеллект и цифровая экономика”, который состоится в Москве 26-27 ноября на площадке Цифрового делового пространства. С отдельным докладом о новых технологиях в дорожной сфере в первый день форума выступит Минтранс РФ, в обсуждении примут участие представители Минцифры и Минэкономразвития РФ, а также ведущие российские и зарубежные эксперты в области цифровой экономики.
Что за системы появятся на отечественных трассах, какие их функции, насколько сложно их внедрение и эффективно использование? Разберемся в технических подробностях о перспективах интеллектуальных магистралей в России.
Что такое ИТС. Понятие интеллектуальных транспортных систем (ИТС) вошло в обиход сравнительно недавно, однако в связи с разноцелевым применением единого определения ему нет. Например, в официальных документах Европейского Союза формальное определение появилось в 2010 году, и в нем в частности указывается, что ИТС призваны обеспечить инновационные сервисы для различных видов транспорта и систем управления транспортом в целях повышения информированности и безопасности пассажиров, а также координации функционирования транспортных сетей.
В национальном стандарте Российской Федерации дается следующее определение ИТС: «Система управления, интегрирующая современные информационные и телематические технологии и предназначенная для автоматизированного поиска и принятия к реализации максимально эффективных сценариев управления транспортно-дорожным комплексом региона, конкретным транспортным средством или группой транспортных средств с целью обеспечения заданной мобильности населения, максимизации показателей использования дорожной сети, повышения безопасности и эффективности транспортного процесса, комфортности для водителей и пользователей транспорта».
Говоря простым языком, системы «интеллектуальная магистраль» способны в автоматическом режиме собирать, обрабатывать, визуализировать большие объемы информации и транслировать их заинтересованным сторонам – центрам управления движением, водителям, экстренным службам и т.д.
Как работают. В основе работы ИТС лежат информационные и телекоммуникационные технологии, помогающие эффективно управлять транспортными системами, потоками, объектами инфраструктуры, что в свою очередь позволяет повысить безопасность, пропускную способность дорожной сети, снизить негативное воздействие на окружающую среду и повысить уровень сервиса в сфере транспортных услуг.
По данным агентства J'son & Partners Consulting, за последние восемь лет ИТС, включая системы «умный город», оказались среди наиболее быстро развивающихся сфер бизнеса со среднегодовыми темпами роста около 15%. При этом, если понятие «умный город» прочно вошло не только в лексикон урбанистов, но и обычных городских жителей, то «интеллектуальная магистраль» для большинства – пока новый термин. Хотя он объединяет в себя все, что связано с развитие интеллектуальных транспортных систем.
По оценкам компании Grand View Research, мировой рынок технологий в сфере ИТС в 2020 году достигнет оборота в 38 млрд. долларов (Рисунок 1).
Рисунок – 1. Прогноз мирового рынка технологий интеллектуальных транспортных систем.
Источник: Электронный ресурс
http://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/Intelligent-Transportation-Systems-Industry
Коренные перемены. Основными драйверами этой сферы становятся повышение топливной эффективности, борьба за снижение вредных выбросов, а также повышение уровня безопасности на дорогах. Существующие сегодня технологии могут коренным образом изменить наше передвижение на автомобилях, и этот процесс уже идет полным ходом, хотя и не везде заметен. Среди основных проблем современных магистралей, если не принимать в расчет качество дорожного покрытия и уровень развития дорожной инфраструктуры, являются высокая аварийность и заторы, которые влекут за собой прямые экономические потери.
Например, ежегодный экономический ущерб от дорожных заторов в США составляет порядка 87 млрд долларов, а потери от дорожных аварий в странах ЕС оцениваются в 270 млрд евро в год. Одним из решений данных проблем становятся технологии «интеллектуальной магистрали», которые призваны обеспечить сбалансированное и безопасное передвижение по автодорогам, снижая не только время в пути, но и негативное влияние на окружающую среду.
Основными задачами систем «интеллектуальной магистрали» являются:
− оптимальное управление дорожным движением;
− информирование водителей;
− дистанционный контроль при осуществлении перевозок;
− экстренное реагирование в случае непредвиденных или аварийных ситуаций;
− формирование оптимальных маршрутов движения;
− контроль режима труда и отдыха водителей коммерческого транспорта;
− управление эксплуатационными службами;
− взимание платы за проезд;
− передача данных оперативным службам и др.
«Интеллектуальные» дороги – в тираж. Одними из первопроходцев в развитии ИТС была Япония, где еще с 1995 в Токио функционирует система автомобильной информации и связи (VICS), с помощью которой водители получают через данные о загруженности дорог и возможных объездных путях. Другой страной-лидером по внедрению ИТС-решений стал Сингапур. Здесь развернута самая плотная сеть дорожных датчиков и видеокамер, а видеоинформация, поступающая с общественного транспорта и светофоров, позволяет настроить движение по городским магистралям из единого центра управления.
В Москве первый проект ИТС был создан еще в 2011 году, а в 2016 комплекс заработал в полном объеме, позволяя управлять городской транспортной средой в зависимости от конкретной ситуации. Реализованные проекты по развитию систем управления дорожным движением в настоящее время тиражируются по всей стране. Так в рамках нацпроекта "Безопасные и качественные автомобильные дороги" в 2020 году Росавтодор отобрал 22 региона для пилотного внедрения ИТС.
ИТС появятся в городских агломерациях с населением более 300 тысяч человек, на что выделено финансирование в объеме 3,3 млрд рублей. Ожидается, что развитие проектов «интеллектуальная магистраль» поможет снизить количество ДТП и сократить время в пути на 25%. В этом направлении уже работают компании «Ростелеком» и НТС, которые планируют создавать автоматические комплексы фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения, платных парковочных пространств, автоматических систем весогабаритного контроля, систем управления трафиком, динамического оповещения, метеомониторинга и мониторинга состояния дорог.
Автомобили становятся «датчиками». При этом следует отметить, при всей схожести подходов и технических решений, проекты масштаба «магистраль» несколько отличаются от проектов формата «город». Это связано с тем, что условия среды вне городской черты дают больше простора для использования таких инструментов, как автономные автомобили, V2V или M2M системы, системы динамического освещения дорожного покрытия в т.ч. с использованием солнечной энергии.
Специалисты, занимающиеся проблемами эффективности транспортных перевозок, пророчат автономизацию именно в сфере коммерческих перевозок. Использование уже отработанных технологий коммуникаций V2V (vehicle-to-vehicle) позволяет встраивать несколько грузовиков в конвой, где все транспортные средства «общаются» друг с другом и окружающей средой посредством датчиков, считывающих поведение соседних автомобилей, дорожную ситуацию и получающие информацию из центра управления магистралями. Реакция интеллектуальных датчиков более надежна, чем человеческая, что позволит сократить дистанцию между автомобилями. Только на этом техническом новшестве, за счет снижения сопротивления воздуха, удастся сэкономить порядка 7% расходов на топливо и, соответственно, снизить экологический ущерб.
Еще одним результатом внедрения V2V или M2M (machine-to-machine), является то, что участники движения сами становятся «датчиками» дорожной ситуации. Автомобиль резко снижает скорость, на дороге образовалось обледенение, на обочине аварийный автомобиль – всей этой информацией транспортное средство будет делиться как с другими участниками движения, так и с центром управления ИТС.
Что дальше? По оценкам компании J'son & Partners Consulting, в России уже в 2019 году порядка 8.4 млн легковых и грузовых транспортных средств имели подключение к телекоммуникационным системам, а к 2025 году их число вырастет до 20 миллионов. Благодаря обязательному установки системы ЭРА-ГЛОНАСС уже к июню 2020 года 5.3 млн автомобилей в России были зарегистрированы в системе, а это хороший задел для развития интеллектуальных транспортных систем. Спутниковые системы управления транспортом развиты в основном в государственном и коммерческом секторе, а общее проникновение технологии на российском рынке не превышает 20%, что говорит о хорошем потенциале для роста и развития.
Интеллектуализация самих транспортных средств также переживает взрывной рост. Автопроизводители ведут борьбу не только в области дизайна, безопасности и технических характеристик автомобилей, но и их уровня «интеллекта». Все больше автомобилей заранее подключены к облакам производителей, оснащаются специальным программным обеспечением, комплексами внешних датчиков, позволяющих вплотную приблизится к автономной езде.
Отдельные технологии уже давно обкатаны и стали привычными за последние годы – активный круиз-контроль, система удержания в полосе, экстренное торможение – это так называемая третья ступень беспилотности. В разрезе развития ИТС предполагается, что автомобиль должен самостоятельно решать отдельные задачи управления, а человек вмешивается только там, где это необходимо. Финальным шагом здесь должно стать полная автоматизация, когда пассажир садится в машину без руля и педалей, а только наблюдает, как автомобиль едет по заданному маршруту – здесь мы говорим о пятой, высшей ступени беспилотности.
Что может помешать. Очевидно, что на пути создания полнофункциональных «интеллектуальных магистралей» еще достаточно много препятствий. Например, если системами распознавания внешней среды с точность до 80-90% во всем мире занимаются тысячи компаний, то к отметке в 97-98% подошли буквально несколько десятков, другими словами говорить об общедоступности технологических решений пока сложно.
Отдельным препятствием может служить совместимость систем и выработка индустриальных стандартов. Ведь если мы хотим, чтобы автомобили, транспортная инфраструктуры, сервисные службы и приложения взаимодействовали друг с другом невзирая на регион, модели транспортных средств, провайдеров, должен быть выработан общий «язык общения».
Еще одной проблемой стоит кибербезопасность – ведь если транспортное средство или другой объект транспортной инфраструктуры открыт для приема и передачи данных, он имеет потенциальные риски подвергнуться хакерской атаке, которая может привести к самым непредсказуемым последствиям. По сути, мы сталкиваемся с технической проблемой научить интеллектуальные системы идентифицировать и подтверждать источник коммуникации, прежде, чем данные попадут в систему.