ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ ПОСЛЕДНИЙ ШАГ НА ПУТИ К АВТОПИЛОТУ

Аннотация

Расматриваются возможности применения новейших технологий в области интеллектуального управления транспортными потоками в целях обеспечения безопасности дорожного движения, координации движения, аварийного оповещения. Определяются факторы и исторические предпосылки развития интеллектуальных транспортных систем.

Ключевые слова

Интеллектуальные транспортные системы; ИТС; чёрный ящик; экстренный вызов, автопилот.

На сегодняшний день искусственный интеллект всё глубже проникает в нашу повседневную жизнь. Искусственный интеллект как продукт автоматизации производственных процессов постепенно заменяет человека во многих отраслях промышленности. В основе этих процессов лежит простая экономическая выгода – уменьшение доли ручного труда, автоматизация производства ведёт к снижению производственных издержек, меньшей потребности в привлечении такого дорогостоящего ресурса как люди. Кроме того, автоматизированная система лишена пресловутого человеческого фактора – всегда внимательна, не заболеет, не получит травму на производстве, может работать в заданном режиме практически без перерыва, ей не нужны страховые выплаты и социальные гарантии.

Не обошла стороной эта тенденция и современный транспорт. Профессионалам невозможно уже представить себе современный самолёт без функции автоматического предотвращения столкновений – ТКАС, системы помощи при посадке–взлёте, автопилота и прочих интеллектуальных систем, заменяющих полностью или помогающих пилоту. А ведь раньше, пилоты ориентировались только на своё мастерство и показания аналоговых приборов.

Железнодорожный транспорт так же не отстаёт от воздушного. Сегодняшние железнодорожные сети оборудованы системами сигнализации и оповещения, отключения контактной сети и предотвращения столкновений. Переводом путей, закрытием направлений и веток, включением светофорной сигнализации и шлагбаумов заведует единая автоматическая система. Если раньше машинист самостоятельно выбирал оптимальную скорость движения с учётом смены профиля маршрута, дабы отдать как можно больше киловатт энергии в контактную сеть, то теперь в современном поезде Сапсан он выступает в кабине в качестве наблюдателя–контролёра за работой автоматики. Аналогичным образом ведёт его коллега – машинист метрополитена, где автоматизированные системы управления движением начали применяться гораздо раньше, удивляя пассажиров движущимися составами со спящими машинистами.

Согласно действующему законодательству крупные морские суда должны быть в обязательном порядке оборудованы навигационными системами, позволяющими заменить лоцмана и проводить суда вслепую.

Таким образом, на сегодняшний день мы видим, что все виды транспорта более чем на 80% управляются автоматикой. И здесь явно напрашивается вопрос про автомобильный транспорт –почему автоматизированные системы управления не получили пока такого широкого применения на автомобилях?

Причиной тому является целый ряд факторов. Во-первых, автомобильный транспорт в отличие от всех остальных (в особенности от линейного железнодорожного) имеет наибольшую степень свободы перемещения на местности. Во-вторых, автомобильный транспорт это наиболее распространённый общественный транспорт, управляющим оператором которого являются водители-непрофессионалы (к слову, в сравнении с лётчиками). В-третьих, стоимость автотранспортного средства и масштабы используемой для перемещения территории не позволяет применять дорогостоящие средства автоматизации.

Однако, вместе с тем, автомобильный транспорт не менее опасен, чем другие виды транспорта. Может быть, происшествия на дорогах не привлекают столь пристального внимания общественности, как крушения самолётов и столкновения поездов, когда гибнет одновременно значительное число людей, но суммарно, этот вид транспорта уносит в разы большее количество наших сограждан. По данным Международной автомобильной федерации (Р1Л) дороги всего мира ежегодно уносят более 1,2 млн. человеческих жизней и оставляют инвалидами более 54 млн. По различным оценкам, в частности главы МВД Рашида Нургалиева, суммарные экономические потери от дорожно–транспортных происшествий составляют порядка 2–2,5% от ВВП нашей страны в год.

Предложения сократить или уменьшить парк автомобилей, равно как и значительно повысить профессионализм водителей не имеют смысла – автомобилизация населения является следствием бурного экономического роста нашего общества, а человек в силу своей физических и психических качеств будет непреднамеренно нарушать правила дорожного движения. Поэтому, учитывая перечисленные выше факторы и обстоятельства возникла необходимость создания интеллектуальных транспортных систем, удовлетворяющих следующим требованиям:

1. тотальный охват всех транспортных средств в режиме 24 часа в сутки и 365 дней в году;
2. непредвзятость и отсутствие возможности для коррупции;
3. объективность и точность установления правонарушения, документальное подтверждение;
4. возможность работы на любых территориях и в любых погодных условиях;
5. возможность мгновенного обновления;
6. постоянный интерактивный информационный обмен с водителем;
7. низкие затраты на внедрение, установку и обслуживание;
8. высокая защищённость от несанкционированного доступа;
9. максимально возможная совместимость с любыми типами транспортных средств;
10. возможность двойного подтверждения информации (из двух источников).

В рамках исследовательского проекта, проведённого аспирантами СПбГУСЭ и СПбГУАП, были разработаны теоретические предпосылки концепции единой системы координации транспортных средств под рабочим названием Uni–G. Данная система представляет собой комплекс функциональных устройств, установленных на автомобиле, и предназначена для решения проблем безопасности водителя и окружающих людей, мониторинга дорожного трафика, помощи в навигации и контроля за соблюдением правил дорожного движения (рис. 1).

Представленная система, равно как и аналогичные разрабатываемые западные аналоги интеллектуальных транспортных систем позволяет следующее:

1. Контроль за соблюдением Правил дорожного движения. В момент движения транспортного средства система постоянно анализирует действия водителя на предмет совершения возможного правонарушения. Информация о скорости движения, расположенных впереди знаках, светофорах и прочих ограничениях выводится на дисплей Информационного блока. В случае намерения водителя совершить нарушение, например, произвести запрещённый поворот, при включении указателя поворота, система немедленно издаст звуковой сигнал и проинформирует водителя о недопустимости манёвра, пункте правил, который он нарушает, и размере возможного штрафа. Данная информация должна предостеречь водителя от противозаконных действий. Кроме того, она окажет существенную помощь начинающим водителям.
2. Чёрный ящик и аварийный маячок. В случае аварии система, используя данные из блока управления, поступающие от датчиков столкновения, инициализирует факт дтп и переходит в аварийный режим. Аварийный режим характеризуется немедленной отправкой по заранее установленным каналам сигнала SOS с точным указанием координат произошедшего дтп. Сигнал SOS поступает в Единый центр управления с автоматической переадресацией дорожнопостовой службе, скорой помощи, спасателям, пожарным и пр.
3. Координация движения. Пре-автопилот. Очень часто при движении автомобиля возникают ситуации, когда дорожные и метеорологические условия (снег, дождь, туман и пр.) создают ограниченную видимость и не позволяют обеспечивать приемлемый уровень безопасности движения. В данном случае система, используя свои навигационные модули, специальные датчики, видеокамеру, а также устройства обмена информацией между автомобилями (WiMax), приходит на помощь водителю.

Система сможет решать различные задачи по масштабу – от микроситуаций до макро: начиная от контролирования скорости движения до регулирования движения транспортных потоков в сложной ситуации связанной с закрытием по причине крупной аварии шоссе.

Кроме того, система обеспечит получение объективной информации о транспортном средстве в масштабе реального времени и способность оценивать и получать статистические данные о поведении транспортных средств на дороге. Последующая обработка и занесение этой информации в базу данных экспертной системы позволит принимать экспертные решения относительно режимов эксплуатации транспортных средств, решения гарантийных вопросов ремонта, дистанционного определения остаточного ресурса узлов и агрегатов.

В итоге экспертная система на основе заполненной базы данных позволит максимально автоматизировать контроль и управление движением в глобальном масштабе.

Суммарный экономический эффект, учитывающий выгоду автовладельцев на экономии топлива, страховых компаний и судебных органов на упрощении разбирательств обстоятельств ДТП, телекоммуникационных компаний на обеспечении трафика информации, равно как и сроки окупаемости проекта без серьёзных экономических расчётов определить на данном этапе трудно. Достаточно лишь сказать, что по оценке фонда Индем объем взяток на российских дорогах за год оценивается в 1 млрд $, объём выплат по ОСАГО по данным РСА за 2009 год – 1,53 млрд $, суммарный экономический ущерб от ДТП в 2–2,5 % ВВП – для 2009 года – порядка 2,6–3,2 трлн $.

Помимо этого система поможет тысячам автовладельцев найти угнанные автомобили, а правоохранительным органам открывает широкие оперативные возможности для выявления, отслеживания и ликвидации таких опасных угроз для общества, как терроризм и организованная преступность.

Для законопослушных граждан введение системы принесёт только экономию на расходах по налогам, страховым взносам и оплате за топливо. В то же время, вождение автомобиля по дорогам будет намного приятнее и цивилизованнее.