Путь ИТС: через стандарты данных к комфорту на дорогах

По мере развития современных транспортных систем повышается и роль эффективного управления растущим уровнем их сложности. Цифровизация инструментов мониторинга, анализа и управления транспортной отраслью — главная задача отрасли в XXI веке. И в центре ее разработка интеллектуальных транспортных систем (ИТС).

Как устроены ИТС?

Цель любой интеллектуальной транспортной системы — управлять мобильностью людей, движением во всех смыслах этого слова в масштабах населенных пунктов, городов и целых регионов.

Ее фундамент составляют данные, производимые всеми участниками и компонентами транспортной системы. Их необходимо собирать, обрабатывать, хранить, анализировать и на основе полученных выводов и закономерностей принимать управленческие решения в отношении процессов дорожного движения.

На уровне периферии — дорожные камеры, светофоры, детекторы транспортного потока, электронные средства оплаты проезда, ситуационные центры, процессинговые системы, информационные табло, системы автоматизированного управления освещением и многие другие устройства.

Все эти элементы существуют на основе объединяющего их возможности программного обеспечения, развернутого в ИТ-инфраструктуре. Как правило, она локальная, но допускает включение некоторых облачных элементов под определенные задачи.

Программная основа ИТС — это не готовое коробочное решение. На рынке существует множество готовых компонентов, но все они подбираются под каждый конкретный проект и сводятся в единую систему в рамках сложных интеграционных проектов.

Программная часть ИТС архитектурно делится на множество подсистем, распределенных по двум уровням. Первый — задачи работы с оборудованием, второй - уровень интеллектуальных ИТ-решений, где размещаются инструменты аналитики и интеллектуализации. Согласно положениям и методике Минтранса России, в отечественной практике второй уровень ИТС объединен Единой платформой управления транспортной системой (ЕПУТС — в качестве примера такой платформы можно привести отечественную разработку RITM³).

Начало пути: правовой вакуум

ИТС в России развиваются в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» (БКАД). Проект предполагает, что в городах с населением свыше 300 тысяч человек выделяется бюджет на четыре года на реализацию различных компонентов ИТС: программного и аппаратного обеспечения и элементов периферии.

Но достаточно ли этого?

В Европе и США стандарты и рекомендованные архитектуры ИТС последовательно модернизируются и совершенствуются. Ведущие экономики мира отличаются высоким уровнем проработки всех составляющих ИТС вплоть до рекомендаций и стандартов в области применения нейронных сетей и машинного обучения к практическим задачам управления движением.

У нас же пока что существуют только отдельные наработки: буквально пара локальных ГОСТов, описывающих направление в целом, без погружения в детали.

Еще есть вышедшая в прошлом году и уже упомянутая методика Минтранса для оценки проектов по ИТС, в рамках которой выделяются деньги на их развитие. В ней есть положения об архитектуре ИТС в целом, опять же — без деталей. Это создает почву для разночтений, противоречий и рассогласованности.

Сложившаяся ситуация является следствием нормативно-регуляторного вакуума в этой сфере. У нас есть переводные стандарты ISO (например ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011), которые касаются общей архитектуры построения ИТС, но никаких документов на основе этих стандартов не существует.

Одно время витала идея принятия закона об ИТС, на основании которого можно было бы осуществлять дальнейшее развитие. Но в ходе полемики пришли к выводу, что с помощь закона нечего регулировать.

Ведь закон по определению может регулировать отношения между государством, гражданами и организациями. Закон об ИТС, по сути, предлагал каким-то образом прописать использование технических средств или технологических стандартов, что само по себе неправильно — они быстро обновляются и не могут быть ограничены законотворчеством.

Ищем выход в мировом опыте

В мире есть примеры того, как нормативная база помогает выстраивать единый подход к ИТС через поэтапный подход. В частности, в США отрасль и власти идут по пути принятия на определенный период времени обязательной архитектуры ИТС. По мере развития технологий принимают следующую итерацию этой архитектуры, более сложную, которая включает в себя предыдущий уровень.

Существует координационный совет по ИТС, куда входят Федеральное управление автомобильных дорог — это аналог нашего Федерального дорожного агентства, а также все заинтересованные разработчики, производители автомобилей и другие заинтересованные стороны.

Вместе они определяют набор обязательных сервисов, которые должны быть реализованы в системе. Но каждый штат может превысить эту «планку», исходя из своих технологических и финансовых возможностей.

В Европе пытались идти по такому же пути, но не смогли договориться из-за большой разницы в технологическом уровне развития и доступных финансовых возможностей разных стран. Поэтому там в стандартах просто описаны технологии, которые можно использовать в ИТС. В общей сложности этот список включает порядка 800 технологических стандартов, которые покрывают практически все элементы ИТС.

Самые важные элементы, которые описываются в зарубежных стандартах — форматы передачи данных для разных подсистем ИТС. Где использовать сотовую связь, где Wi-Fi, где Wi-Max? Какие элементы системы они должны связывать? Какие форматы данных передавать?

В результате все участники процесса работают по единым стандартам, поэтому ИТС легко внедряется в системы «умного города», а разработка дополнительных модулей или интеграция с ИТС соседних стран не составляют проблем.

ИТС в России: исходная позиция

Что касается стартовой точки по ИТС в России, то, с одной стороны, у нас есть закон об организации дорожного движения ФЗ-443, который говорит о том, что безопасность должна быть обеспечена в ущерб времени всех участников дорожного движения.

Поэтому логично, чтобы на первом этапе в обязательный перечень подсистем ИТС вошли те решения, которые так или иначе обеспечивают или улучшают эту самую безопасность.

С другой стороны, следует отталкиваться от того набора подсистем, который уже реализован в городах — АСУДД, видеокамеры, метеосистемы. Этот минимум есть практически везде.

Он позволяет собирать информацию о трафике, состоянии дорог, загруженности парковок, ремонтах и авариях с тем, чтобы интегрировать эти данные для дальнейшего анализа и принятия решений. Например, если резко меняется погода, на основе этого можно принимать решение о выпуске уборочной техники.

Далее, в России везде есть общественный транспорт. Он оснащен, как и весь коммунальный транспорт, датчиками системы ГЛОНАСС, которые показывают его местоположение. Эти данные тоже можно и нужно интегрировать в ИТС, чтобы контролировать, как обеспечивается выпуск на линию, отслеживать среднюю скорость на том или ином маршруте.

Зная, какие скорости должны быть, можно анализировать потоки, маршрутную сеть — например, по какой-то улице движение медленное, там большие заторы; может быть, нужно перенастроить светофоры, а может — перевести маршрут на параллельную улицу, если она недалеко находится.

Также сейчас достаточно много городов, где начали применять так называемые ЗПИ — знаки переменной информации: табло либо электронные знаки. Это также важный компонент современных ИТС.

В совокупности все это представляет собой неплохой стартовый набор компонентов ИТС. Важно понимать, что его потенциал раскроется только через обеспечение качественной связи всех элементов периферийной инфраструктуры и сведение потоков генерируемых ими данных из множества источников в рамках единого управляющего центра с помощью ИТ-решений.

Движемся дальше

Следующий шаг в развитии ИТС — подключение транспортных средств.

До беспилотников на улицах еще очень далеко, как в наших реалиях, так и в зарубежной практике, однако уже сегодня доступен ряд функциональных решений, облегчающих управление трафиком на дорогах. Так, в некоторых странах ЕС реализована возможность автоматического считывания умными системами ТС знаков с дальнейшим сопоставлением характера движения машины и выдачей рекомендации водителю о необходимой корректировке. Например, если им превышен предел скорости движения на каком-то участке дороги.

Сюда же можно включить автоматическое взимание штрафов. В теории доступен целый ряд интересных функций, однако на практике его развертывание упирается как в технические (единые форматы и протоколы обмена данными), так и в юридические вопросы.

Например, возможен сценарий принудительного замедления скорости движения ТС в специальных зонах: но кто несет ответственность и как сделать это полностью исключив создание аварийных ситуаций на дороге? Пока ответы на эти вопросы не будут даны, развитие этого — пусть и перспективного — направления останется предметом теоретических выкладок.

Второй важный вектор дальнейшего развития ИТС — маршрутизация. Современные сервисы от Яндекс и Google передают информацию о трафике на экран устройств с задержкой. Это не картина в режиме реального времени: сервисы получают данные с мобильных устройств, и какое-то время уходит на анализ и обработку. Однако современные требования к ИТС подразумевают переход к прогнозной модели построения маршрута.

Также в ИТС должны войти подсистемы, связанные с парковкой и стоянкой. Сервисы ИТС позволят заранее увидеть, где можно припарковаться, где есть места, куда можно на машине приехать, заранее забронировать свой слот, чтобы точно была возможность встать в конкретное место, которое можно заранее оплатить.

Системы оплаты парковки можно интегрировать с транспондерами для платных дорог и привязать к нему другие платные сервисы: например, мойку или платный паркинг в бизнес-центрах.

Куда ты, тройка, мчишься

Заглянуть в будущее ИТС — проще, чем кажется.

Существует стандартный сценарий развития всех информационных систем. На первом этапе это автоматизированная система, которая помогает человеку в отдельных операциях. Она работает по заранее зашитому алгоритму и менять его не может.

Следующий этап — это интеллектуальная система, то есть которая может делать выводы. Она собирает информацию, анализирует, создает какое-то управляющее воздействие и может оценить последствия.

По идее, следующий шаг — это единое информационное пространство, например в рамках систем «Умный город», в котором различные элементы оказывают на работу друг друга взаимное влияние через информационный обмен в целях оптимизации управления ресурсами.

К примеру, такое взаимодействие может происходить по контору энергетики, что особенно актуально для городов с солнечным климатом в перспективе популяризации электрокаров или гибридных машин.

В жаркие солнечные дни на фоне снижения трафика вполне может вставать вопрос по поводу приоритетных направлений подачи электроэнергии. Данные из ИТС в этом контексте могут помочь принять управленческое решение о снижении расхода и сокращении подачи тока на заправки.

Речь не идет о том, чтобы все системы сольются в одну. Свою независимость они сохранят, но за счет интеграционных шин все они будут иметь возможность пользоваться информацией друг друга и, тем самым, повышать эффективность всей ИТС.

Но для этого нужны единые для всех правила игры: стандарты передачи данных и архитектура.

Со стороны государства нужны единые требования: какие обязательные сервисы оно хочет видеть в городах для реализации своей государственной политики по повышению безопасности движения и качества транспортных услуг для граждан.

Всему профессиональному сообществу пора готовить предложения и выходить с ними на уровень профильных министерств и ведомств — лишь так можно обеспечить здоровое развитие интеллектуальных транспортных систем в стране.

Авторы:
Константин Тихонов, заместитель генерального директора компании SIMETRA
Андрей Прохоров, директор филиала SIMETRA в Москве