Интервью по понедельникам. Как устроены интеллектуальные транспортные системы?

Источник материала:

Эффективные и работающие интеллектуальные транспортные системы (ИТС) способны не просто сберечь нервные клетки всем участникам дорожного движения, но и поднять уровень экономики отдельного города и страны в целом. ИТС состоит из множества компонентов, которые при грамотном взаимодействии создают благоприятную ситуацию на дорогах. В чем же сложность внедрения ИТС? Что лежит в основе системы, и как она работает? Эти вопросы мы обсудили с гостями "Интервью по понедельникам" - представителем компании A+S Consut в странах СНГ Владимиром Швецовым и представителем компании в Беларуси Егором Фроловым.



Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Скачать аудио (17.75 МБ)

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Открыть/cкачать видео
 
- Для многих интеллектуальная транспортная система (ИТС) - это что-то загадочное и сложное. Но на самом деле с элементами этой системы мы встречаемся практически каждый день. Это те же электронные табло на остановках, которые недавно стали появляться в Минске. Это и управляемые светофоры, радиосообщения о ситуации на дорогах. Пока у нас нет отдельного радиоканала, но практически все радиостанции периодически сообщают о заторах и авариях. Каких элементов этой системы еще нет в Минске, но они должны быть?

Владимир Швецов: "Для начала надо определиться с понятием ИТС. Термин не новый, но определений много. На Западе термин ИТС используется реже, а чаще - ИТМ (интеллектуальный транспортный менеджмент). Это управление транспортными потоками в реальном времени с неким интеллектом. Смысл ИТС - манипулирование поведением участников движения таким образом, чтобы общая нагрузка на сеть и затраты времени были оптимальными. Смысл ИТС - равномерно нагрузить сеть, чтобы не было локальных перегрузок, в просторечье -пробок. Естественно, на помощь приходят информационные технологии, которые добавляют в систему интеллект и позволяют обрабатывать бешеную информацию, передавать сообщения в некие системы, которые помогают вам перемещаться по городу.
 Простейший пример ИТС, который знаком всем, это "Яндекс.Пробки". Люди заглядывают в программу на телефоне, видят красные очаги и объезжают их. Таким образом меняется поведение водителей. Это и есть смысл ИТС".
 - Основная проблема - по возможности избавить город от пробок. Но, наверное, это не единственная цель внедрения ИТС.
Владимир Швецов: "Если город большой, в нем здоровая экономика, все зарабатывают деньги, они перемещаются. Чем город богаче, тем больше в нем перемещений. Поэтому пробки абсолютно естественны. Другое дело, что нужно постараться сделать так, чтобы потеря времени на эти перемещения была минимальной. Есть исследования на Западе, что экономия 5 минут в пробках для всего города приводит к экономии в миллиарды. За эти 5 минут вы успеете сходить в магазин купить продукты - ВВП увеличивается, вы потратите это время на свое образование, на собственных детей. Смысл ИТС сделать так, чтобы у каждого пользователя системы, жителя мегаполиса было больше свободного времени, которое он потратит на что-нибудь другое".
- А еще можно сэкономить топливо и меньше вредить окружающей среде. И, наверное, при помощи ИТС можно сократить аварийность на дорогах.
Владимир Швецов: "Надо понимать, что транспортная система как совокупность перемещающихся людей, дорог - всего, что там есть, очень сложная, комплексная. Естественно, чтобы осуществлять ИТМ, недостаточно применять только ИТ. Это целый комплекс, связанный с работой по безопасности движения, строительством дорог, работой по приоритету общественного транспорта. В комплексе это приводит к некой условной гармонии на дорогах".
- Логичный вопрос: как это все работает? Владимир, на семинаре, посвященном ИТС, вы упоминали некую математическую сущность, которая лежит в основе ИТС. Что это за математическая сущность? Как при помощи математики возможно контролировать кажущееся хаотичным движение большого количества машин и людей?
Владимир Швецов: "Математика в данном случае выступает инструментом. Транспортная система большая и сложная, в ней много данных. Многие из них поступают в режиме реального времени массивами информации. Понятно, что человеческий мозг такое осмыслить не в состоянии, и тут на помощь приходит компьютер. Можно просто рассортировать базы данных, можно строить на этом аналитику, а можно пойти дальше. В "мозге" ИТС находится математическая сущность - транспортная модель города.
Реальность сложна, и чтобы ее осмыслять, надо ее как-то упрощать, убирать второстепенные признаки. Транспортная модель помогает описать, в том числе математически, поведение всех участников дорожного движения. Условно в городе живет 1 миллион человек. Часть из них ездит на машинах, часть идет пешком, часть работает, часть нет. Описать их комплексно, системно помогают технологии транспортного моделирования. Моделируется транспортный спрос, ваши потребности перемещения: откуда, куда, зачем, почему, на чем, когда вы совершаете движение. Здесь помогают социологические опросы, регулярный мониторинг подвижности населения и анализ причин поездок.
С другой стороны, транспортное предложение - это дороги, маршруты общественного транспорта, остановки, метро и т.д. Ваш спрос на передвижение встречается с предложением - и рождается модель взаимодействия и распределения потоков. Понятно, что мы рассчитываем не перемещение конкретного человека, а наиболее вероятные для типовых групп населения системы перемещения. Так как мы понимаем суть движения, мы можем прогнозировать. Возможность предсказывать дает возможность переходить к управлению не реактивному, а превентивному. В реальном времени это изменение режима работы светофора или дополнительная информация на указателях, к примеру. Но вообще, модели долгосрочного прогноза работают на период 20 лет, 5 лет, год, месяц, день, час, минуты. ИТС работает в реальном времени с шагом 10-15 минут. Эта информация собирается, анализируется, предсказывается, и управляющие импульсы выходят к навигации, автоматизированной системе управления дорожным движением (АСУДД). Это контролеры, светофоры, координации цикла, зеленая волна и прочее".
- Какова погрешность в таких предсказаниях?
Владимир Швецов: "Вопрос точности системы ключевой. В процессе создания и внедрения технологии есть важный этап, который называется калибровка системы. Она подразумевает настройку параметров, получение обратной связи от системы и калибровку. Процесс калибровки достаточно сложный, дорогой, но он необходим. На самом деле модель калибруется постоянно. Закрылись дороги на ремонт, построили новые, изменили работу общественного транспорта, расписание, перенесли маршруты - в каждом случае потоки поменялись. К тому же подвижность людей меняется во времени. Построили новый бизнес-центр, и часть людей переместилась из одного места в другое. Концепция управления транспорта в городах идет к тому, чтобы сделать город многоцентровым. Центр притягивает потоки, и он всегда самый нагруженный. Задача - растягивать его на окраину и делать там новые центры деловой активности, жилья, чтобы убрать длинные корреспонденции, которые загружают дороги".
- С какой точностью можно предсказать, куда будет двигаться поток через 10-15 минут?
Владимир Швецов: "Погрешность 10%, этого достаточно. Есть примеры с 5% погрешностью. Базовая погрешность около 25%. Этого достаточно".
- Насколько я знаю, полностью сформированные ИТС работают буквально в нескольких городах по всему миру: Нью-Йорке, Франкфурте, где-то в Южной Корее… В чем основная сложность внедрения полноценной функционирующей интеллектуальной транспортной системы? Почему их пока так мало?
Владимир Швецов: "Потому что под словом ИТС все понимают разное. Под ИТС можно понимать умные светофоры, которые сами переключаются, подстраиваются и обеспечивают более высокую пропускную способность. Под ИТС можно понимать систему, дающую приоритет общественному транспорту. Под ИТС можно понимать систему информирования водителей о пробках на дорогах".
- Как я поняла, мы воспринимаем все эти компоненты как часть ИТС.
Владимир Швецов: "В разных городах задача стоит по-разному, и нельзя сказать, что где-то есть ИТС в полном развитии. Сложность этих систем заключается в том, что они всегда собираются из 20-50 различных компонентов, отдельных систем видеонаблюдения, светофоров, общественного транспорта, которые стыкуются между собой. И на самом деле нет компаний, которые могут сделать все ИТС. Компания, даже самая известная и крупная, всегда работает с кучей подрядчиков. Там серьезно встает вопрос ИТ-интеграции, потому что много разных систем, разных производителей, форматов, и это все надо настроить и гарантировать заказчику, что это все будет работать. Собрать два сервера друг с другом можно, но сложно гарантировать, что это будет работать в промышленном режиме под нагрузкой.
Каждый город шел своим путем в зависимости от того, где была наиболее острая проблема. Например, в Москве очень много внимания уделяется проблеме парковок. Там внедряются соответствующие ИТ-системы, которые информируют о парковках, дают представление водителю о том, куда нужно ехать, куда не нужно, где можно запарковаться, где нельзя. В той же Москве отдельная тема - строительство детекторов транспорта, чтобы понимать, где какие потоки и чем мы управляем. Наверное, в Питере ИТС будет развиваться от кольцевой дороги, у которой есть самый современный подъем. Возможно, эта система станет неким толчком для города.
В Минске нет таких пробок, как в Москве, и общественный транспорт работает, сравнительно с другими постсоветскими городами. Но в Минске есть проблема парковок. Возможно, ИТС в Минске будет строиться отсюда. Точка, из которой вырастает ИТС, в каждом городе может быть своя. Это не типовое решение. Эти проекты достаточно длительные по времени, затратные. Не от хорошей жизни разрабатываются и внедряются ИТС. Когда исчерпана пропускная способность и очевидно, что никакое строительство дорог не успеет за автобилизацией. Автомобили, технологии производства дешевеют, народ богатеет, покупает машины. Дороги, как ни строй, все равно не успеешь. Общественный транспорт, который является выходом для крупных городов, тоже нужно уметь проектировать, делать комфортным, с Wi-Fi и прочим, чтобы люди в нем ездили. Вот в Москве есть проект Wi-Fi в метро.
Нужно подходить к решению проблемы комплексно. Типового решения не существует. Наша компания предлагает отдельные элементы, связанные с системой верхнего уровня. Понятно, что есть аппаратное обеспечение, детекторы и светофоры одних компаний, а системы связи - других, база данных - третьих, модели - четвертых, компоненты по управлению светофорами - пятой.

Так собирается ИТС. И в каждом городе все очень индивидуально".
- Какие основные проблемы в транспортной системе Минска нужно решать в первую очередь? Какие сейчас элементы ИТС вы можете заметить и оценить?
Егор Фролов: "Нужно сказать, что в Минске достаточно благополучная ситуация относительно других крупных мегаполисов. Исторически сложилось так, что Минск полностью перепроектировался после войны, и здесь была создана развитая сеть, грамотно построенная по всем правилам. На сегодняшний день в Минске не стоит проблема глобальных пробок. Они возникают локально, и это скорее проблемы узкого места в конкретном узле. Это несопоставимо с Москвой или Питером. Как уже сказал Владимир, в Минске есть проблема парковок. Развитием города надо заниматься профессионально на уровне городских властей. У них должны быть грамотные специалисты, которые очень хорошо разбираются в этой структуре. Их решения должны быть продуманы, хорошо просчитаны. Нужно понять, что будет после внедрения того или иного решения. На сложных моделях вручную это не просчитаешь, для этого и существуют ИТ-технологии. В крупных городах России уже давно закупают ПО, которое позволяет прогнозировать и проектировать. Каждое решение должно быть обосновано. Многие вещи, которые сейчас развиваются в Минске, могли быть сделаны лучше. Вопрос - как правильно использовать деньги?"
- На что бы вы в первую очередь направили бюджет?
Владимир Швецов: "В Минске действительно неплохая ситуация. Здесь достаточно развитая дорожная сеть, работающий общественный транспорт. Технологии ИТС эффективны только при определенном уровне загрузки сети. Когда загрузка 100%, т. е. пробки везде, даже современные ИТ-технологии не решают всех проблем. ИТС эффективно при загрузке 60-70%. В принципе, в Минске примерно такой уровень загрузки и есть.
Стоит отметить, что в Минске есть дирекция ИТС, соответственно, есть понимание, что этим нужно заниматься. Я так понимаю, дирекция как раз занимается изучением того, что есть на мировом рынке, определением того, что нужно для Минска и подготовкой некой концепции.
Всегда проблема - центр города. Парковки, размещение офисов, жилья, настройка светофоров. Существуют варианты сделать въезд в центр города платным, или сделать платными парковки, или вообще запретить въезд в центр. Такие задачи должны осмысляться в дирекции. С другой стороны, есть мощные системы типа метро, у которых достаточно серьезная научная база. Такие работающие системы можно включить в эту задачу. Есть отдельная задача для многих городов, возможно, это будет и Минску интересно - включение железной дороги в пассажирские перемещения на отдельных направлениях.
Надо повышать привлекательность общественного транспорта, потому что будущее решения транспортных проблем в городах - это приоритет общественного транспорта. Как сделать так, чтобы люди покупали машины, но использовали их рационально? Например, у человека есть машина, но на работе он ездит на машине, потому что так удобнее: ехать 10 минут, а на машине больше. А машину этот человек использует только для поездок на дачу в выходные. Как манипулировать вами таким образом, чтобы вам было эффективнее пользоваться общественным транспортом, а не частным автомобилем - это глобальная задача любого города.
Судя по тому, что видно на улицах Минска, не так все плохо по сравнению с другими городами. У вас не было периода дикого капитализма, когда государство самоустранилось из процесса перевозок. Теперь почти во всех российских и украинских городах проблема, как эту государственную функцию вернуть обратно и управлять ею. В Минске эта проблема так остро не стоит".
Егор Фролов: "Нужно советоваться с профессионалами. Также есть ГАИ, у них больше всего информации, там работают высокопрофессиональные люди. Я 12 лет работал в Белгипродоре и часто имел дело с ГАИ. У них всегда самая актуальная информация по ДТП, развитию, загрузке. Надо взаимодействовать с людьми, у которых самая актуальная информация. Я считаю, структуры, которые занимаются ИТС, должны советоваться с ГАИ по многим вопросам. У них есть хорошее понимание того, как это должно развиваться и что нужно сделать в первую очередь".
Владимир Швецов: "ГАИ действительно находится на земле и лучше многих представляет ситуацию на сети в целом и на отдельных участках. Функция организации движения и безопасности и контроля над движением была передана ГАИ. По мере роста автомобилизации, возникновения пробок, перегрузок функция организации движения стала передаваться от ГАИ Минтрансу. Организация движения - это сугубо инженерная задача, требующая наличия инженерного образования, соответствующих инструментов, программных средств.
У ГАИ есть задача - контролировать и наказывать тех, кто нарушает ПДД. Другая их задача - согласовывать все решения на дорожной сети с точки зрения безопасности. Всегда есть дилемма: можно спроектировать перекресток безопасно или так, чтобы он обеспечил максимальную пропускную способность. Задача никогда не сводится к абсолютной безопасности. Абсолютная безопасность - запретить ездить на машинах. Не будет ни одного ДТП, но ведь тогда встанет экономика. Задача инженеров и ГАИ - договариваться и согласовывать между собой решения с одной стороны безопасные, а с другой - обеспечивающие требуемый уровень транспортного обслуживания города. Это всегда дилемма и всегда торг".
- Неоднократно в ваших ответах прозвучали слова "финансы", "затраты", "бюджет". Сколько это может стоить для Минска и решения проблем, которые мы точечно обозначили?
Владимир Швецов: "Есть несколько аспектов. С одной стороны, транспортный комплекс в принципе недешевый. Чем больше город, тем более он перегружен и тем более это дороже. С другой стороны, денег на все не хватит. Всегда есть бюджетные ограничения, и нужно выбирать то, что важно и даст максимальный эффект. Тогда используются транспортные модели, чтобы определить приоритет, что нужно строить в первую очередь.
Сами ИТ-шные компоненты на самом деле стоят сотую процента от стоимости строительства дорог в городе. Они стоят как нормальные корпоративные системы: если автоматизировать какое-нибудь крупное предприятие, это будет сравнимый бюджет. Речь идет, как правило, от сотен до миллиона условных единиц. Все это внедряется поэтапно, никто не поставит все и сразу. Должна быть создана некая концепция. Если мы хотим отдать приоритет общественному транспорту, одна задача, одни компоненты и одни затраты. Если мы хотим решить проблему парковок и информирования, это вторая задача. Если мы хотим настроить по-умному светофоры и сделать зеленую волну, чтобы все были довольны и счастливы, это третья задача и третьи затраты. Исходя из задач, считаются и затраты. Есть концепция, техническое задание и смета под это.
Есть бюджеты. Например, в Москве декларируется, что за 3 года на ИТС будет потрачено 20 млрд руб. - 0,5 млрд евро. Это большая сумма, но надо понимать, из чего она складывается, что там очень большой объем строительных работ. Чтобы работала ИТС, должна быть инфраструктура, каналы связи, светофоры, которые в состоянии принимать управляющие сигналы и менять свою логику работы, должны быть детекторы, камеры, оборудование. До верхнего интеллектуального уровня надо еще собрать каркас, на котором это будет работать. Поэтому это дорого".
- Там, где работает несколько элементов системы, насколько это поспособствовало увеличению пропускной способности, решению проблем заторов, ДТП?
Владимир Швецов: "Мировая практика говорит о том, что если в городе есть предпосылки для внедрения ИТС (соответствующий уровень загрузки сети, определенный уровень развития общественного транспорта), эффект наблюдается 10-15%. Иногда надо дорогу построить в нужном месте и правильно, а иногда правильно спроектировать перекресток. ИТС развивается потому, что потрачены миллиарды, но результата нет, и надо искать системный выход и применить современные технологии. ИТС внедряется не от хорошей жизни, не ради духа экспериментаторства.
Движется все это в итоге к технологиям, когда все транспортные средства взаимодействуют между собой. Есть технология автомобильного Wi-Fi, когда автомобиль видит другой автомобиль, может затормозить. Есть проект, когда автомобиль сам видит светофор, считывает сигнал, сам тормозит, разгоняется, видит соседнюю машину, останавливается, пропускает ее. Там уже запрограммированы ПДД. Все идет к будущему, как в фильме "Вспомнить все", когда герой садится в машину, называет, куда ехать, и машина его везет. В ИТС приходят военные технологии: на полном серьезе обсуждается применение беспилотных летательных аппаратов для мониторинга ситуации. Это важно для железной дороги, 700-1000 км которой идет через лес. Тянуть туда каналы связи дорого и не всегда возможно".
- Над городом беспилотники летать не будут?
Владимир Швецов: "Есть примеры, когда маленькие аппараты с камерами мониторят потоки. Это еще экзотика, но тенденция такова. В итоге все идет к тому, что транспорт должен быть запрограммирован на некий общий оптимум, когда машины ездят сами, а не вы создаете колебания в скорости потока, что в итоге приводит к затору. Есть исследования: если кто-то на плотной двухполосной дороге со 100 км/ч снизится до 50 км/ч, сзади будет пробка, так называемая шоковая волна. Причем этот человек мог нажать на тормоз абсолютно необоснованно. Будущее идет к тому, что машины будут управляться сами. Конечно, для этого должна быть инфраструктура, дороги. Это дорого, и мы, может быть, не доживем до этого".
Егор Фролов: "На сегодняшний день компания Google занимается беспилотными автомобилями, и у нее уже есть разрешение на эксплуатацию автомобилей в одном из штатов. Было сделано заявление, что через несколько лет это уже будет коммерческий транспорт. Это не такое уж далекое будущее. В Беларуси тема беспилотников хорошо развивается, поскольку наша страна всегда была центром высокотехнологичных разработок. Потом это было потеряно, но есть частные и государственные предприятия, где развиваются технологии беспилотных летательных аппаратов. Эти технологии могут быть применены, если будет такая потребность. Прежде всего, они используются в наблюдательных целях, больше для потребностей МЧС и МВД".
Владимир Швецов: "Управление транспортом должно быть системным. Нет такой волшебной точки, на которую можно надавить и развязать все транспортные узлы. ИТ является одним из элементов того, чтобы понимать транспортную ситуацию на дороге: где какие заторы, когда они формируются и почему. Для этого должны быть детекторы, камеры, база данных.
 С другой стороны, никто не отменяет тот факт, что дороги надо строить. Нужно совершенствовать общественный транспорт, использовать современный подвижной состав, правильно планировать маршруты, расписание, стыковать его. Нужно правильно проектировать светофоры и перекрестки, заниматься организацией движения. Кроме ИТ, есть много задач, и ИТ - вишенка на торте, которая делает все это блестящим и современным. Строить дороги, убирать, правильно проектировать, обслуживать, протирать стеклышки у светофоров… Если все это работает в комплексе, это дает значимый социальный эффект". Теги: Минск