CC BY
173
УДК 629.051
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ -ПОСЛЕДНИЙ ШАГ НА ПУТИ К АВТОПИЛОТУ
М.Р. Васюхин1, А.А. Коричев2, Л.Ю. Мелентьев3
1,2Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУ-
СЭ), 191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7 3 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская ул., 67.
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; экс-
тренный 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 авто-
матикой. 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:
• тотальный охват всех транспортных средств в режиме 24 часа в сутки и 365 дней в году;
• непредвзятость и отсутствие возможности для коррупции;
• объективность и точность установления правонарушения, документальное подтверждение;
• возможность работы на любых территориях и в любых погодных условиях;
• возможность мгновенного обновления;
• постоянный интерактивный информационный обмен с водителем;
• низкие затраты на внедрение, установку и обслуживание;
• высокая защищённость от несанкционированного доступа;
• максимально возможная совместимость с любыми типами транспортных средств;
• 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). В основу системы Uni-G положены современные и опробованные технологии. Такие как спутниковых систем навигации NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС, канал автодорожных сообщений (англ. TMC), сети передачи
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №3(13) 2010
99
информации - GSM, GPRS, WIFI, WIMAX.
Рисунок 1 - Общий вид интеллектуальной транспортной системы
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 регули-
рования движения транспортных потоков в сложной ситуации связанной с закрытием по причине крупной аварии шоссе.
:с 6
А (23°17'2' С (23"17'2! X (23°17'2 Y (23°17’;
2< її
ГЕ; 74°99'530” N; 32.5 km/h) 1"Е; 74°99'567" N; 45.9 km/h) 4"Е; 74°99'547" N; 25.2 km/h) 6"Е; 74°99’548” N; 41.1 km/h)
Рисунок 2 - Процесс координации двух автомобилей в зоне ограниченной видимости
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.
\ Васюхин М.Р, аспирант кафедры“Технология обслуживания транспортных средств” СПбГУСЭ, тел(812) 3620-44-13, E-mail: [email protected]
2 Коричев Андрей Александрович, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой “Технология обслуживания транспортных средств” СПбГУСЭ, тел(812) 700-62-16 ; 8(812) 450 94 72; Е-mail: akori-
chev@yandex. ru
3 Мелентьев Л.Ю. ассистент кафедры «Компьютерная математика и программирование», СПб Гос. ун-т аэрокосмического приборостроения, г. Санкт-Петербург, Е-mail: levzsv@mail. ru.
ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №3(13) 2G1G
101
