Интеллектуальные транспортные системы: перспективы развития в российском транспортном комплексе.

Введение

С каждым годом уровень автомобилизации в городах возрастает, одновременно увеличивается и количество транспортных заторов. Чтобы предотвратить перегрузку транспортной сети города, одним из вариантов является реконструкция улично-дорожной сети (УДС) с целью увеличения пропускной способности. Также повышение эффективности функционирования существующей транспортной сети возможно на основе развития интеллектуальных транспортных систем (ИТС) [1].
Основные цели ИТС можно сформулировать следующим образом:
-повышение общественной безопасности;
-уменьшение транспортных заторов;
-предоставление более точной информации о текущей дорожной обстановке пользователям транспортной сети;
-экономия средств для перевозчиков, транспортно-логистических организаций;
-уменьшение вредного воздействия на окружающую среду.
ИТС включает в себя периферийное оборудование; центры управления дорожным движением; систему мониторинга и анализа транспортных потоков. Совокупность данных технологий помогает удовлетворить требования пользователей транспортной сети к качественному функционированию системы наземного транспорта. Для управления ИТС необходим широкий спектр данных: количество транспортных средств (ТС), их классификация; продолжительность движения; задержка в пути.
Исследования транспортного потока проводятся для определения количества и классификации транспортных средств. Эти данные помогают идентифицировать критические периоды времени суток, определяя влияние транспортных средств или пешеходов на транспортный поток. Выборка продолжительности периода зависит от типа подсчета и предполагаемого использования полученных данных.
Продолжительность движения, или время, необходимое для прохождения маршрута между двумя точками, является фундаментальной мерой в транспортной теории. Задержка определяется как «дополнительное время в пути для водителя, пассажира или пешехода», то есть, задержка - это разница между «идеальным» временем движения и фактическим. Если «идеальное» время движения определяется как продолжительность движения в непиковое время, то измеренная задержка представляет собой разницу между фактическими временами в течение пикового и непикового периодов [2].
Для сбора данных можно использовать несколько методов, которые предназначены для определения продолжительности движения и средней скорости на определенных участках проезжей части [3]. Сбор данных о характеристиках дорожного движения может осуществляться с помощью датчиков, размещаемых в самом дорожном полотне, или на дополнительных дорожных сооружениях; либо с применением транспортных средств, движущихся в общем потоке. У каждой технологии сбора данных есть свои функциональные возможности и ограничения, на выбор влияют многие факторы, такие как тип данных, точность, простота установки, стоимость и надежность. Таким образом, данные технологии являются неотъемлемой частью ИТС, поскольку они обеспечивают сбор данных о характеристиках дорожного движения и транспортного потока, которые используются для прогнозирования условий движения.
1.1. Развитие рыночных пакетов интеллектуальных транспортных систем

В результате ежегодного роста объема международных отношений, развития общества и экономики государств качество услуг транспортного комплекса нашей страны должно соответствовать более высоким требованиям.
Необходимость внедрения информационных транспортных систем (ИТС) прописана в «Транспортной стратегии Российской Федерации» на период до 2030 года, которая является базовым документом для развития всего транспортного комплекса. Благодаря своей сложности и охвату многих областей транспортной деятельности, развитие ИТС способствует решению различных проблем, характерных для транспортных систем в современных условиях. Разработка современных транспортных средств уже немыслима без использования ИТС [1, 2, 3].
Интеллектуальная транспортная система в современном понимании - это система, объединяющая последние достижения информационных, коммуникационных и телематических технологий, технологий управления. Эта система необходима для автоматизированного поиска и внедрения для реализации наиболее эффективных сценариев управления транспортной системой региона, конкретным транспортным средством или группой транспортных средств с целью обеспечения заданной мобильности населения, максимального использования дорожной сети, повысить безопасность и эффективность транспортного процесса, а также комфорт для водителей и пользователей транспорта [4, 5].
В настоящее время существует острая необходимость в модернизации и дальнейшем развитии транспортных систем, учитывая многофункциональность и большое количество функций, улучшение ИТС приведет к решению наиболее актуальных проблем в транспортных системах. Разработка современных транспортных средств уже немыслима без использования ИТС [6].
Также при разработке и внедрении отечественных ИТС необходимо учитывать возможности российской глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, которая является основой системы Российской Федерации и в настоящее время используется в различных областях и сферах народного хозяйства.
Основными целями создания ИТС на федеральных автомагистралях являются: повышение безопасности дорожного движения, разработка эффективных решений по предотвращению аварий и минимизация негативных последствий аварий [7]; оптимизация условий движения на дорогах для увеличения их пропускной способности и снижения риска аварий; улучшение и поддержание на высоком уровне соответствующего качества транспортных услуг для всех пользователей ИТС; снижение воздействия транспортных средств и транспортной инфраструктуры на окружающую среду; улучшение функционирования транспорта и транспортной инфраструктуры; повышение качества планирования и управления в сфере транспортного комплекса и транспортной инфраструктуры; повышение эффективности мониторинга и контроля состояния дорог; повышение эффективности работы во время действий в результате аварий и аварийных ситуаций.
Что касается автомобильных дорог федерального значения, то для достижения поставленных целей необходимо решить следующие конкретные задачи: обеспечение динамичного развития дорог и интермодальных перевозок грузов; сокращение задержек и увеличение скорости связи на всех видах транспорта на основе создания системы управления транспортными потоками в реальном времени; снижение количества и тяжести аварий и дорожно-транспортных происшествий; обеспечение приоритетных условий движения пассажирских и специальных транспортных средств, в том числе с использованием систем позиционирования на базе ГЛОНАСС / GPS; обеспечение оперативного автоматизированного контроля трафика и оперативного управления им; разработка электронных платежных систем на транспорте, в том числе на основе систем позиционирования и навигации; совершенствование информационной поддержки органов управления транспортом; совершенствование информационной поддержки участников движения; повышение эффективности управления автопарком транспортных средств специального, ремонтного, эксплуатационного и аварийного служб, в том числе с использованием систем позиционирования; снижение негативных последствий отказов в устойчивом функционировании дорог; обеспечение комплексного подхода к созданию технического, информационного и программного обеспечения для развития автомобильных дорог; оперативное предоставление актуальной информации об изменении дорожного движения автомобильных дорог в ситуационные центры Росавтодора и Государственной компании «Автодор», а также центры управления их структурных подразделений [8].
Все усовершенствования ИТС можно разделить на несколько основных областей, которые могут быть реализованы параллельно [4]: пространственные, интеграционные разработки, внедрение мобильных систем различных подсистем ИТС

. Пространственное развитие включает в себя разработку следующих компонентов;
1. Подсистемы управления движением - для которых необходимо охватить все федеральные автомобильные дороги. Внедрение централизованного согласованного управления техническими средствами регулирования и управления движением по подготовленным сценариям.
2. Подсистемы для мониторинга параметров трафика - обеспечивают отслеживание изменений в транспортных потоках на всех этапах и на всех развязках, создают постоянную транспортную модель, которая работает в режиме реального времени.
3. Подсистемы видеонаблюдения - полный охват всей дорожной сети. В настоящее время проводится курс на разработку и использование онлайновой видеоинформационной системы, которая может распознавать дорожные происшествия и оповещать службы безопасности и подразделения как эксплуатирующих организаций, так и операторов, подрядчиков.
4. Подсистемы обнаружения инцидентов - охватывают эту подсистему всеми развязками, мостовыми и туннельными структурами и концентрациями дорожно-транспортных происшествий.
5. Подсистемы метеорологического мониторинга - создание единой системы метеорологического мониторинга дорог с обеспечением ее тесной интеграции с федеральной гидрометеорологической службой и метеорологическими службами городов.
6. Подсистемы навигации и информационного обеспечения участников дорожного движения: конечная цель - охватить этой подсистемой все федеральные автомобильные дороги. Создание федеральной автоматизированной системы навигации и информационного обеспечения участников дорожного движения с информационными порталами для участников дорожного движения.
7. Подсистемы мониторинга работы дорожной техники на базе ГЛОНАСС - эта подсистема охватывает все федеральные автомобильные дороги. Создание автоматизированной системы планирования, контроля и приемки работ по содержанию дорог с использованием технологий мониторинга и спутниковой навигации ГЛОНАСС.
8. Подсистемы зарядки (идентификация транспортных средств и электронный сбор платы за проезд) - создание системы для эффективной, быстрой и удобной зарядки платных дорог, которая могла бы работать в безостановочном режиме проезда подвижного состава.
9. Подсистемы контроля веса - создание единой федеральной системы автоматизированного контроля веса и веса, связанной с федеральной системой взимания платы, создаваемой для компенсации ущерба, нанесенного дорогам общего пользования грузовым транспортом с максимально допустимым весом более 12 тонн.
10. Подсистемы мониторинга парковочных мест - эта подсистема покрывает все парковочные места на федеральных автомагистралях. Создание федеральной автоматизированной системы мониторинга парковочных мест с единым информационным порталом для участников дорожного движения.
11. Подсистемы фото и видео записи о нарушениях правил дорожного движения (ПДД) - при эффективном внедрении и обеспечении неотвратимости наказания за нарушение правил дорожного движения, это приведет к снижению нарушений, совершаемых участниками дорожного движения. Предполагается использовать эту подсистему в местах концентрации нарушений правил дорожного движения.
12. Подсистемы экстренной связи - покрытие этой подсистемы всех федеральных автомобильных дорог 1-й категории.
13. Подсистемы связи и передачи данных - создание единой телекоммуникационной платформы ИТС, тесно интегрированной с общей телекоммуникационной платформой эксплуатирующих организаций. Обеспечение надежной и качественной связи, развитие спектра сервисных возможностей не только для нужд непосредственно эксплуатирующей организации, но и в целом для всех участников дорожного движения.
14. Использование подсистемы ПЛАТОН.
Под интеграционным развитием понимается разработка единой сводной системы управления ИТС, и прежде всего АСУДД, всей сети автомобильных дорог с подключением к ней всех имеющихся и планируемых к строительству участков - по сути, это «верхний уровень» ИТС автомобильных дорог федерального значения России [2].
«Верхний уровень» - интегрирующая система ИТС, на которой осуществляется накопление входящих, аналитических и статистических данных, выполняется обработка данных в целях принятия эффективных решений по управлению подсистемами, поддерживается оперативное и ситуационное взаимодействие с внешними информационными системами.
Интегрирующая система ИТС должна стать одним из важнейших компонентов единой информационной платформы