Введение

Интеллектуальная транспортная система (ITS) – это передовое приложение, направленное на предоставление инновационных сервисов, связанных с различными видами транспорта и управлением дорожным движением, а также на повышение информированности пользователей и обеспечение более безопасного, скоординированного и «умного» использования транспортных сетей. К этим технологиям относятся, в частности, автоматический вызов экстренных служб при возникновении аварийной ситуации, использование камер для контроля соблюдения правил дорожного движения или дорожные знаки, информирующие об изменении скоростного режима в зависимости от условий. Хотя ITS может применяться ко всем видам транспорта, Директива Европейского Союза 2010/40/EU от 7 июля 2010 года определяет ITS как системы, в которых информационно-коммуникационные технологии применяются в сфере дорожного транспорта, включая инфраструктуру, транспортные средства и пользователей, а также в управлении дорожным движением и мобильностью, а также для взаимодействия с другими видами транспорта. ITS может использоваться для повышения эффективности и безопасности транспорта в различных областях, таких как автомобильный транспорт, управление трафиком, обеспечение мобильности и т.д. Технологии ITS внедряются по всему миру для увеличения пропускной способности загруженных дорог, сокращения времени в пути и сбора данных об участниках дорожного движения.

Предыстория

Правительственная деятельность в области ITS дополнительно стимулируется растущим вниманием к обеспечению внутренней безопасности. Многие из предлагаемых систем ITS также включают в себя наблюдение за дорожной сетью, что является приоритетом для обеспечения внутренней безопасности. Финансирование многих систем осуществляется либо напрямую через организации, отвечающие за внутреннюю безопасность, либо с их одобрения. Более того, ITS может играть роль в быстрой массовой эвакуации населения из городских центров после крупных катастроф, вызванных стихийными бедствиями или угрозами. Большая часть инфраструктуры и планирования, связанных с ITS, соответствует потребностям систем обеспечения внутренней безопасности. В развивающемся мире миграция из сельской местности в города происходит по иному сценарию. Во многих регионах развивающегося мира урбанизация происходила без значительной моторизации и формирования пригородов. Небольшая часть населения может позволить себе автомобили, но они значительно увеличивают загруженность этих мультимодальных транспортных систем. Они также создают значительное загрязнение воздуха, представляют серьезную угрозу безопасности и усугубляют чувство неравенства в обществе. Высокая плотность населения может поддерживаться мультимодальной системой, включающей пешеходное и велосипедное движение, мотоциклы, автобусы и поезда. Другие части развивающегося мира, такие как Китай, Индия и Бразилия, остаются преимущественно сельскими, но быстро урбанизируются и индустриализируются. В этих регионах моторизованная инфраструктура развивается параллельно с ростом числа владельцев транспортных средств. Значительное неравенство в доходах означает, что лишь небольшая часть населения может позволить себе автомобили, поэтому плотная мультимодальная транспортная система для малообеспеченных слоев населения пересекается с высокомоторизованной транспортной системой для богатых.

Интеллектуальные транспортные технологии

Интеллектуальные транспортные системы различаются по используемым технологиям, начиная от базовых систем управления, таких как автомобильная навигация, системы управления дорожным движением, системы управления контейнерными перевозками, переменные информационные табло, автоматическое распознавание номерных знаков или камеры контроля скорости, и заканчивая системами мониторинга, такими как системы видеонаблюдения, автоматическое обнаружение происшествий или системы обнаружения остановленных транспортных средств. Существуют также более продвинутые приложения, которые интегрируют данные в реальном времени и обратную связь из различных источников, например, системы помощи в поиске и информирования о парковке, информация о погоде, системы предотвращения обледенения мостов и подобные системы. Кроме того, разрабатываются методы прогнозирования для создания сложных моделей и их сравнения с историческими данными. Некоторые из этих технологий описаны в следующих разделах.

Беспроводная связь

Для интеллектуальных транспортных систем предложено множество различных технологий беспроводной связи. Радиомодемная связь в диапазонах UHF и VHF широко используется для организации связи на короткие и большие расстояния в ITS. Связь на коротких расстояниях до 350 м может быть реализована с использованием протоколов IEEE 802.11, в частности 802.11p (WAVE) или стандарта DSRC (Dedicated Short Range Communications) 802.11bd, продвигаемого Интеллектуальным транспортным обществом Америки и Министерством транспорта США. Теоретически, дальность действия этих протоколов можно увеличить, используя мобильные ad hoc сети или mesh-сети. Для связи на большие расстояния используются инфраструктурные сети. Организация связи на большие расстояния с использованием этих методов хорошо отработана, однако, в отличие от протоколов для коротких расстояний, эти методы требуют масштабного и весьма дорогостоящего развертывания инфраструктуры.

Вычислительные технологии

Недавние достижения в автомобильной электронике привели к переходу к меньшему числу, но более производительных компьютерных процессоров в автомобиле. Типичный автомобиль начала 2000-х годов содержал от 20 до 100 отдельных сетевых модулей микроконтроллеров/программируемых логических контроллеров с операционными системами, не поддерживающими работу в реальном времени. Современная тенденция заключается в использовании меньшего количества, но более дорогих микропроцессорных модулей с аппаратным управлением памятью и операционными системами реального времени. Новые встраиваемые системные платформы позволяют внедрять более сложное программное обеспечение, включая модельно-ориентированное управление процессами, искусственный интеллект и всепроникающие вычисления. Вероятно, наиболее важным из этих направлений для интеллектуальных транспортных систем является искусственный интеллект.

Ощущение

Технологические достижения в области телекоммуникаций и информационных технологий, в сочетании с передовыми микрочипами, RFID (радиочастотной идентификацией) и недорогими интеллектуальными технологиями сенсорных маяков, расширили технические возможности, способствующие повышению безопасности водителей в глобальных интеллектуальных транспортных системах. Сенсорные системы для ITS – это сетевые системы, основанные на транспортных средствах и инфраструктуре, то есть интеллектуальные технологии для транспортных средств. Инфраструктурные датчики – это прочные устройства (например, дорожные отражатели), которые устанавливаются или встраиваются в дорожное полотно или окружающую среду (например, на зданиях, столбах и знаках) по мере необходимости, и могут быть установлены вручную при профилактическом ремонте дорог или с помощью машин для быстрой установки датчиков. Сенсорные системы транспортных средств включают в себя использование электронных маяков для связи «инфраструктура-транспортное средство» и «транспортное средство-инфраструктура» для идентификации, а также могут использовать технологии автоматического распознавания номерных знаков или обнаружения магнитной сигнатуры транспортных средств через заданные интервалы для усиления непрерывного мониторинга транспортных средств, работающих в критически важных зонах по всему миру.

Обнаружение индуктивной петли

Индуктивные петли могут быть установлены в дорожное полотно для обнаружения транспортных средств, проезжающих через магнитное поле петли. Самые простые детекторы просто подсчитывают количество транспортных средств, проехавших по петле за единицу времени (обычно 60 секунд в Соединенных Штатах), в то время как более сложные датчики оценивают скорость, длину, тип транспортных средств и расстояние между ними. Петли могут быть установлены в одной полосе или перекрывать несколько полос, и они работают как с очень медленно движущимися или остановившимися транспортными средствами, так и с транспортными средствами, движущимися на высокой скорости.

Видеонаблюдение транспортных средств

Измерение транспортного потока и автоматическое обнаружение инцидентов с использованием видеокамер – это еще одна форма обнаружения транспортных средств. Поскольку системы видеодетектирования, такие как те, что используются в системах автоматического распознавания номерных знаков, не требуют установки каких-либо компонентов непосредственно в дорожное полотно или основание дороги, этот тип системы известен как "неинтрузивный" метод обнаружения трафика. Видео с камер поступает в процессоры, которые анализируют изменяющиеся характеристики видеоизображения при проезде транспортных средств. Камеры обычно устанавливаются на столбах или конструкциях над проезжей частью или рядом с ней. Большинству систем видеодетектирования требуется первоначальная настройка для "обучения" процессора базовому фоновому изображению. Обычно это включает ввод известных измерений, таких как расстояние между полосами движения или высота камеры над проезжей частью. Один процессор видеодетектирования может одновременно обрабатывать данные с одной до восьми камер, в зависимости от марки и модели. Типичным результатом работы системы видеодетектирования является информация о скорости транспортных средств по полосам, их количестве и степени занятости полос. Некоторые системы предоставляют дополнительные данные, включая интервалы между транспортными средствами, время прибытия, обнаружение остановившихся транспортных средств и оповещения о движении в противоположном направлении.

Радарное обнаружение

Радары устанавливаются вдоль дорог для измерения транспортного потока и обнаружения остановившихся или застрявших транспортных средств. Как и видеосистемы, радары изучают окружающую среду в процессе настройки, чтобы различать транспортные средства и другие объекты. Они также могут работать в условиях плохой видимости. Радары для измерения транспортного потока используют технику "бокового обзора", чтобы охватить все полосы движения в узком секторе и подсчитывать количество проезжающих транспортных средств, а также оценивать плотность потока. Для обнаружения остановившихся транспортных средств (SVD) и автоматического обнаружения происшествий используются радиолокационные системы с обзором на 360 градусов, которые сканируют все полосы движения на больших участках дороги. Сообщается, что радары демонстрируют более высокую производительность на больших расстояниях по сравнению с другими технологиями. Радары SVD будут установлены на всех автомагистралях Smart в Великобритании.

Слияние информации из нескольких способов определения движения

Данные, полученные с различных сенсорных технологий, могут быть объединены интеллектуальными методами для точного определения состояния дорожного движения. Подход, основанный на объединении данных, использующий акустические, визуальные и сенсорные данные, собранные вдоль дорог, позволяет сочетать преимущества отдельных методов.

Системы оповещения о чрезвычайных ситуациях на транспортных средствах

В 2015 году ЕС принял закон, обязывающий автопроизводителей оснащать все новые автомобили системой eCall – европейской инициативой, предназначенной для оказания помощи автомобилистам в случае дорожно-транспортного происшествия. Активация системы eCall в автомобиле может быть осуществлена как вручную пассажирами, так и автоматически посредством встроенных датчиков после аварии. При активации устройство eCall устанавливает экстренную связь, передавая голосовую информацию и данные непосредственно в ближайший пункт вызова экстренных служб.

Системы предотвращения столкновений

Япония установила датчики на своих автомагистралях, чтобы уведомлять водителей о стоящем впереди автомобиле.

Умный транспорт новые бизнес-модели

В мире появляются новые модели мобильности и умного транспорта. Системы проката велосипедов, автомобилей и самокатов, такие как Lime или Bird, продолжают набирать популярность; сети зарядных станций для электромобилей активно развиваются во многих городах; рынок подключенных автомобилей растет; а новые интеллектуальные решения для парковки используются как людьми, добирающимися на работу, так и покупателями по всему миру. Все эти новые модели открывают возможности для решения проблемы "последней мили" в городах.

ИТС в мире, связанном между собой

Операторы мобильной связи становятся значимыми игроками в этих цепочках создания стоимости (выходя за рамки простого предоставления связи). Специальные приложения могут использоваться для осуществления мобильных платежей, предоставления аналитических данных и навигационных инструментов, предложения стимулов и скидок, а также для функционирования как платформа цифровой коммерции.

Платежи и гибкость выставления счетов

Эти новые модели мобильности требуют высокой гибкости в монетизации и развитых возможностей управления партнёрами. Гибкая платформа расчётов и выставления счетов обеспечивает быстрое и простое распределение доходов и улучшает общее впечатление клиентов. Помимо улучшения обслуживания, пользователи могут получать скидки, баллы лояльности и вознаграждения, а также вовлекаться посредством прямого маркетинга.

Европа

Сеть национальных ассоциаций ITS – это объединение национальных организаций, заинтересованных в развитии интеллектуальных транспортных систем. Она была официально объявлена 7 октября 2004 года в Лондоне. Секретариат располагается в ERTICO – ITS Europe. ERTICO – ITS Europe – это государственно-частное партнерство, содействующее развитию и внедрению интеллектуальных транспортных систем. ERTICO объединяет государственные органы, представителей промышленности, операторов инфраструктуры, пользователей, национальные ассоциации ITS и другие организации. Рабочая программа ERTICO направлена на реализацию инициатив, повышающих безопасность, надежность и эффективность транспортных сетей, с учетом мер по снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах в каждом штате действует отделение ITS, которое ежегодно проводит конференцию для продвижения и демонстрации технологий и концепций ITS. На этой конференции присутствуют представители всех департаментов транспорта (штата, городов, поселков и округов) данного штата.

Колумбия

В промежуточных городах Колумбии, где внедряются стратегические системы общественного транспорта, городские транспортные сети должны функционировать в соответствии с параметрами, повышающими качество обслуживания. Многие из проблем, с которыми сталкиваются транспортные системы в этих городах, связаны с увеличением числа пассажиров, перевозимых системой, и необходимостью технологической адаптации для управления и контроля парками общественного транспорта. Для решения этих задач требуются стратегические системы, интегрирующие решения на основе интеллектуальных транспортных систем и информационно-коммуникационных технологий для оптимизации управления автопарком, электронного сбора платы за проезд, безопасности дорожного движения и предоставления информации пользователям. Функциональные возможности, которые должна обеспечивать технология в этих транспортных системах, включают: составление расписания движения автопарка; определение местоположения и отслеживание транспортных средств; облачное хранение оперативных данных; совместимость с другими информационными системами; централизацию оперативного управления; подсчет пассажиропотока; контроль и визуализацию данных.