CC BY
14Научная статья © Минниханов Р.Н., Дагаева М.В., Махмутова А.З., 2022
NIION: 2021-0084-1/22-069 УДК 007 MOSURED: 77/27-026-2022-1-268
РАЗВИТИЕ ИТС: ЕДИНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМОЙ
'Рифкат Нургалиевич Минниханов, 2Мария Витальевна Дагаева, 3Алиса Зуфаровна Махмутова
1,2,3ГБУ «Безопасность дорожного движения» 3its.center.kzn@gmail.com
Аннотация. Представлен обзор отечественного и зарубежного опыта развития интеллектуальных транспортных систем, включающих создание единых платформ управления транспортной системой. Приведено описание опыта европейских стран в реализации таких платформ и основные результаты их внедрения. Рассмотрен опыт разработки и внедрения единой интеграционной платформы (единой платформы управления транспортной системой) на территории Республики Татарстан.
Ключевые слова: безопасность дорожного движения, информационные технологии, единая платформа управления транспортной системой, адаптивная система управления дорожным движением, обработка и анализ данных
Для цитирования: Минниханов Р.Н., Дагаева М.В., Махмутова А.З. Развитие ИТС: единые цифровые платформы для безопасного управления транспортной системой // Безопасность дорожного движения. 2022. № 3. С. 19-22.
Original article
DEVELOPMENT OF INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS: UNIFIED DATA PLATFORMS FOR SAFE TRANSPORT SYSTEM MANAGEMENT
'Rifkat N. Minnikhanov, 2Maria V. Dagaeva, 3Alisa Z. Makhmutova
1A3«Road Safety» State Company 3its.center.kzn@gmail.com
Abstract. In this paper, we present an overview of national and foreign development approaches in the Intelligent Transport Systems (ITS) area including the unified digital platforms. Analysis includes the description of a unified platform implementation experience in European countries and the main results of its realization. We also provide experience in the development and implementation of the unified integration platform (the transport system managing unified platform) in the Republic of Tatarstan.
Keywords: information technology, unified transport system management platform, adaptive traffic management system, data processing and analysis
For citation: Minnikhanov R.N., Dagaeva M.V., Makhmutova A.Z. Development of intelligent transport systems: unified data platforms for safe transport system management // Road safety. 2022. № 3. P. 19-22.
В сфере автомобильного транспорта многих стран уже более 20 лет получают развитие интеллектуальные транспортные системы (далее - ИТС). ИТС представляют собой интеграцию современных информационных и коммуникационных технологий, обеспечивающих управление транспортной системой и направленных на повышение эффективности, комфорта и безопасности участников дорожного движения [1]. Несмотря на имеющиеся контекстуальные особенности, ИТС большинства стран развиваются по схожим сценариям.
Впервые ИТС начали внедрять за рубежом, причем каждое новое ИТС-решение представляло собой отдельный компонент, а сервис - отдельную и независимую инструментальную подсистему. Если рассматривать наиболее ближайший европейский пример развития ИТС, то уже к середине 2010-х гг. в Европе пришло понимание, что потенциал ИТС может быть реализован только в том случае, если развертывание интеллектуальных систем перейдет от ограниченного и фрагментарного подхода к единому общеевропейскому сценарию.
Россия во многом повторила и продолжает повторять зарубежный сценарий развития ИТС. Отечественные системы начали формироваться значительно позже. Первые проекты стартовали лишь в середине 2000-х гг. [2] и финансировались локально в пределах одного города или отдельных районов. Работа над созданием единой цифровой платформы управления транспортной системой активизировалась в России
в рамках федерального проекта «Общесистемные меры развития дорожного хозяйства» национального проекта «Безопасные и качественные дороги» [3]. В соответствии с действующей нормативной документацией федерального проекта в качестве основного направления развития ИТС в настоящее время выделяются как развитие инструментальных подсистем ИТС, так и их объединение в региональные интеграционные платформы.
Первая часть настоящей статьи посвящена представлению европейского опыта работы в области объединения транспортных данных. Во второй части рассмотрен отечественный опыт создания единой интеграционной платформы на примере Республики Татарстан.
Национальные точки доступа: Европейский сценарий развития ИТС
Развитие инструментальных подсистем ИТС в странах Европы приводило к увеличению объема генерируемых данных. Однако разнородность и локальность информационных систем делала невозможным их интеграцию и совместное эффективное использование. Данная проблема наблюдалась, в частности, в период активного развития ИТС в 2000-е гг. в странах-членах Европейского союза. В конце этого периода некоторыми странами предприняты попытки создания национальных банков транспортных данных для объединения информации о дорожной сети.
В 2008 г. в Нидерландах - стране, занимающей лидирующие позиции в рейтингах развития ИТС и транспортной отрасли - появился такой термин, как национальное хранилище данных (National Data Warehouse,
NDW) [4]. Проект создан в качестве банка данных для городских муниципалитетов, поставщиков информационных услуг, исследовательских групп и участников дорожного движения с целью сбора точных, подробных и надежных данных о значительной части национальной сети дорог.
В 2013 г. необходимость подобных хранилищ данных выявлена на уровне Европейского союза, что привело к принятию соответствующих делегированных регламентов [5, 6], способствовавших созданию национальных точек доступа (National Access Point, NAP) для каждого государства-члена. Каждый из этих регламентов опирался и дополнял приоритетное действие Директивы об основах развертывания ИТС 2010/40/ ЕС [7]. Под национальной точкой доступа подразумевался узел или портал, в котором относящиеся к ИТС данные концентрируются и публикуются в виде наборов данных. Точки NAP также созданы для облегчения доступа к транспортным данным, упрощения их обмена и повторного использования с целью предоставления конечным пользователям интероперабельных услуг в сфере путешествий и дорожного движения в масштабах Европейского союза. Регламенты описывают некоторые основные элементы, на которых может основываться архитектура высокого уровня. Кроме того, документы дают представление о различных типах наборов данных, которые должны быть включены в NAP [5, 6, 8, 9, 10].
Создание цифровой архитектуры включает в себя открытые и общие стандарты и интерфейсы, а также эффективную и безопасную экосистему данных. Стандарт для предоставления данных DATEX II разработан как унифицированное решение для связи и обмена информацией о дорожном движении между центрами дорожного движения, поставщиками услуг и компаниями, передающими информацию [11].
По всей Европе национальные точки доступа имеют разный формат представления: хранилища данных, реестры метаданных, веб-порталы, каждые из которых имеют свои собственные ограничения по доступу, некоторые требуют регистрации потребителей данных, а некоторые - нет. Модель регистрации пользователей зависит от существующих услуг, национального руководства и того, как ранее осуществлялся доступ к данным. Например, федеральное министерство цифровых технологий и транспорта Германии (BMDV) разрабатывало площадку MDM в качестве национальной точки доступа к данным о мобильности. На основе платформы MDM компанией Mercedes-Benz реализован проект Car-to-X, целью которого являлось повышение безопасности дорожного движения за счет большей осведомленности водителей о строительных площадках на территории Гессена.
Открытость данных способствует развитию интеллектуального анализа данных. Так, на основе платформы MDM в 2015 г. организован первый правительственный хакатон BMVI Data Run. Для участников хакатона были доступны наборы данных из таких областей, как метеорология, дорожное движение и судоходство. Проект-победитель предоставлял рекомендации по маршруту для легковых и грузовых автомобилей на магистральных дорогах посредством интеллектуального анализа геоданных.
Интеграционная платформа - единая платформа управления транспортной системой
Комплексное развитие ИТС в субъектах России началось в 2020 г. В конце 2019 г. Правительством РФ утверждены Правила предоставления и распределения межбюджетных трансфертов субъектам России в целях
внедрения ИТС в городских агломерациях с населением свыше 300 тыс. человек, в соответствии с которыми в 2020 г. Министерством транспорта РФ утверждена методика оценки и ранжирования локальных проектов субъектов России [12]. В декабре 2021 г. Правительством РФ внесены изменения в утвержденные правила. В марте 2022 г. Министерством транспорта РФ утверждены новые методические рекомендации по составлению заявок, разработанные с целью определения назначения, целей и задач функционирования ИТС в городских агломерациях, а также базовых положений их формирования и эксплуатации [13].
В обновленной нормативной документации введено понятие интеграционной платформы (Единая платформа управления транспортной системой - по старой документации), целью создания которой является организация взаимосвязанного функционирования всех подсистем и сервисов ИТС дорожной сети городских агломераций как единого целого для повышения пропускной способности транспортной сети и безопасности участников дорожного движения. Перечень приоритетных инструментальных подсистем ИТС для вывода в интеграционную платформу закреплен в Распоряжении Министерства транспорта РФ от 21 марта 2022 г. № АК-74-р [13].
Если говорить про опыт Республики Татарстан, то изначально инструментальные подсистемы ИТС внедрялись децентрализовано для решения определенных задач [14, 15]. С 2020 г. в Татарстане ведется разработка единой интеграционной платформы как универсального инструмента управления и мониторинга комплекса ИТС. Всего предполагается создание 16 различных модулей, 11 из которых уже введены в эксплуатацию. Далее представлено краткое описание реализованных модулей и идеи по их совершенствованию.
«Модуль диспетчерского управления ИТС для ЧС и ВС» представляет оператору сведения о происшествии и его местоположении. Целесообразно в перспективе рассматривать принципы проектирования и внедрения подсистемы инцидент-менеджмента, удовлетворяющие системе целевых индикаторов и показателей, входящих в архитектуру индикаторов локального проекта ИТС (ЛП ИТС) и предъявляющих требования к функциональной и, как результат, к физической архитектуре проекта.
«Модуль управления движением общественного транспорта» позволяет агрегировать показатели пассажирских перевозок, вести реестр остановок, осуществлять мониторинг общественного транспорта в части соблюдения расписания, маршрута и скоростного режима, формировать отчетность и статистику по эффективности работы городского транспорта. В дальнейшем имеет смысл также рассматривать принципы предоставления в рамках функционала ЛП ИТС приоритетного проезда общественного транспорта в условиях повышенной загрузки улично-дорожной сети.
«Модуль выдачи транспортных разрешений» помогает оператору отслеживать маршруты ТС при перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов, получать информацию о разрешениях и лицензиях на данный тип перевозки. Представляется целесообразным в перспективе рассматривать возможность включения в условия лицензирования требований к техническому оснащению коммерческих и корпоративных автотранспортных средств дополнительными средствами навигационного сопровождения, а в интеграционной платформе предусмотреть модуль обработки FCD (данных с навигаторов).
«Модуль управления дорожными работами» отвечает за анализ и предоставление сведений о плановых и фактических ремонтных работах автомобильных дорог, информацию о работе спецтехники, включая маршруты и время простоя. Желательно в дальнейшем рассмотреть возможность применения на правовой основе методики оценки ущербов от всех форм перекрытий и ограничений движения транспортных средств, в первую очередь несанкционированных и вынужденных.
«Модуль конфигурации парковочного пространства» формирует отчеты и прогнозы по показателям загруженности парковок и парковочных зон. Как развитие этого модуля возможно внедрение принципов использования платного парковочного пространства как части технологии управления транспортным спросом в наиболее напряженных транспортных очагах.
«Модуль централизованного информирования участников дорожного движения» реализует подготовку и вывод на табло переменной информации всевозможных сведений с целью повышения осведомленности участников движения о погодных условиях на дорогах. Необходима на методической основе разработка и внедрение комплексной подсистемы косвенного управления транспортными потоками (КУТП), предусматривающей применение дорожных информационных табло (ДИТ, ТПУ).
«Модуль администрирования транспортных правонарушений» обеспечивает надзор за транспортной ситуацией в рамках совершаемых правонарушений на дорогах. Необходима на методической основе разработка и внедрение инструментальной подсистемы успокоения движения, предусматривающей применение комплексов фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения.
«Модуль транспортного прогнозирования и моделирования» определяет прогнозные значения по пассажирским и грузоперевозкам. Модуль позволяет просматривать результаты вычислений и визуализировать их на картах с помощью графиков и диаграмм.
«Модуль «Цифровой двойник»» воссоздает в цифровом виде транспортную сеть городской агломерации. На текущем этапе обеспечивается визуализация всей дорожно-транспортной периферии с возможностью создания, размещения и редактирование ГИС-объектов ЕПУТС. Важно правильно определить функциональные параметры цифровых двойников объектов и субъектов транспортной деятельности в рамках ЛП ИТС, которые в первую очередь определяются интегрированными в ИТС технологиями сервисов мобильности (в том числе с использованием высокоавтоматизированных и беспилотных транспортных средств).
«Модуль контроля эффективности ИТС» собирает и визуализирует данные по целевым показателям эффективности ИТС (выбросы вредных веществ, интенсивность транспортных потоков и т.п.), визуализирует загруженность автомобильных дорог и дорожных событий на карте, формирует аналитические отчеты по развитию ИТС. Отметим, что в части реализации модуля контроля эффективности ЛП ИТС важно правильно сформировать архитектуру целевых индикаторов, разрабатываемых в качестве составной части функциональной архитектуры проекта.
«Модуль внутренних и внешних сервисов» отвечает за интеграцию с внешними информационными системами.
Наличие большого числа разнородных подсистем ИТС порождает огромное количество данных. Для того, чтобы ими эффективно управлять, разработана платформа распределенного Ситуационного центра
(далее - C^) Республики Tатарстан, основная задача которой - моделирование и решение нестандартных задач анализа, управления и обработки информации на основе применения современных технологий поддержки принятия решений. Платформа CЦ позволяет производить моделирование и анализ во многих социально-экономических сферах и не ограничивается задачами транспортной отрасли.
В качестве примера возможностей CЦ приведем модель пропускной способности перекрестка [16]. Результатом работы модели является набор значений проезжающих транспортных средств в каждом направлении в единицу времени на моделируемом перекрестке. Эта и другие модели CЦ позволяют оптимизировать загрузку yfl,C и повысить фактическую пропускную способность, управлять транспортным спросом, сервисами ИТС и сервисами мобильности, прогнозирование целевых показателей, отслеживание состояния оборудования и инфраструктуры и др.
В последние годы наблюдается изменение требований и ожиданий, которые пользователи предъявляют к транспортной среде. Общество постепенно готовится к принятию транспорта как сервиса, обеспечивающего мобильность, наблюдается тенденция к отказу от индивидуального транспорта в пользу такси, каршеринга, общественного транспорта, средств индивидуальной мобильности [17]. В приоритеты ставятся безопасность, комфорт, а также надежность транспортной системы. Этого не удастся достичь без платформенных решений, регулирующих операторов средств передвижений с целью достижения лучшего результата для пользователей. А значит, городским властям и бизнесу придется изменить принципы организации транспортных систем в пользу клиентоориентированных цифровых платформ, чтобы удовлетворить возникший спрос на мобильность. В настоящее время в Республике Tа-тарстан в соответствии с национальным проектом «Безопасные качественные дороги» идет активное создание и развитие единой транспортной среды как системы, обеспечивающей надежное взаимодействие всех элементов транспортно-дорожного комплекса с целью повышения безопасности и качества перевозок.
Список источников:
1. ГОСТ Р 56829-2015 Интеллектуальные транспортные системы. Tермины и определения. // CQC «Гарант» (дата обращения: 20.09.2022).
2. Шпунт Я. ИТС на практике // URL:https://www. comnews.ru/content/209097/2020-09-21/2020-w39/its-praktike (дата обращения: 20.09.2022).
3. Паспорт национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги» // CQC «Гарант» (дата обращения: 20.09.2022).
4. Viti Francesco, Hoogendoorn Serge, Immers Ben, Tampère Chris, Lanser Sascha. National Data Warehouse: How the Netherlands Is Creating a Reliable, Widespread, Accessible Data Bank for Traffic Information, Monitoring, and Road Network Control // Transportation Research Record. 2008.
5. Делегированный Регламент Комиссии ^C) № 885/2013 от 15 мая 2013 г. // URL: https://www.eur-lex. europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
6. Делегированный Регламент Комиссии ^C) № 886/2013 от 15 мая 2013 г. // URL: https://www.eur-lex. europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
7. Директива 2010/40/ЕC Европейского парламента и ^вета от 7 июля 2010 г. об основах развертывания интеллектуальных транспортных систем в области автомобильного транспорта и взаимодействия с другими видами транспорта // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
8. Делегированный Регламент Комиссии (ЕС) 2015/962 от 18 декабря 2014 г. // URL: https://www.eur-lex. europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
9. Делегированный Регламент Комиссии (ЕС) 2017/1926 от 31 мая 2017 г. // URL: https://www.eur-lex. europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
10. Делегированный Регламент Комиссии (ЕС) 2022/670 от 2 февраля 2022 г. // URL: https://www.eur-lex. europa.eu (дата обращения: 20.09.2022).
11. URL: https://www.datex2.eu (дата обращения: 21.09.2022).
12. Распоряжение Министерства транспорта РФ от 25 марта 2020 г. № АК-60-р // СПС «Гарант» (дата обращения: 21.09.2022).
13. Распоряжение Министерства транспорта РФ от 21 марта 2022 г. № АК-74-р // СПС «Гарант» (дата обращения: 21.09.2022).
14. Минниханов Р.Н., Махмутова А.З., Сабиров А.И. ИТС среда Республики Татарстан для обеспечения безопасности дорожного движения // Современная наука. 2021. № 3. 92-96.
15. Габдурахманов Л.Р., Минниханов Р.Н., Тинчу-рин РФ. Интеллектуальные транспортные системы - современная концепция обеспечения безопасности дорожного движения // Научный портал МВД России. 2022. № 1(57). С. 41-50.
16. Minnikhanov R.N., Anikin I.V., Dagaeva M.V, Faizrakhmanov E.M., Bolshakov T.E. Modeling of the effective environment in the Republic of Tatarstan using transport data // Computer Research and Modeling. 2021. V. 13. № 2. P. 395-404.
17. Андреева Е.А., Бёттгер К., Белкова и др. Управление транспортными потоками в городах: монография. М.: ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М». 2019. 207 с.
References:
1. GOST R 56829-2015 Intelligent transport systems. Terms and Definitions. // SPS «Garant» (date of access: 20.09.2022).
2. Shpunt Ya. ITS in practice // URL: https://www. comnews.ru/content/209097/2020-09-21/2020-w39/its-praktike (date of access: 20.09.2022).
3. Passport of the national project «Safe and high-quality roads» // SPS «Garant» (date of access: 20.09.2022).
4. Viti Francesco, Hoogendoorn Serge, Immers Ben, Tampere Chris, Lanser Sascha. National Data Warehouse: How the Netherlands Is Creating a Reliable, Widespread, Accessible
Data Bank for Traffic Information, Monitoring, and Road Network Control // Transportation Research Record. 2008.
5. Delegated Commission Regulation (EU) № 885/2013 of 15.05.2013 // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (date of access: 20.09.2022).
6. Delegated Commission Regulation (EU) № 886/2013 of 15.05.2013 // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (date of access: 20.09.2022).
7. Directive 2010/40/EC of the European Parliament and of the Council of 07.07.2010 on the basis for the deployment of intelligent transport systems in the field of road transport and interaction with other modes of transport // URL: https://www. eur-lex.europa. eu (date of access: 20.09.2022).
8. Delegated Commission Regulation (EU) 2015/962 of 18.12.2014 // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (date of access: 20.09.2022).
9. Delegated Commission Regulation (EU) 2017/1926 of 31.05.2017 // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (date of access: 20.09.2022).
10. Delegated Commission Regulation (EU) 2022/670 of 02.02.2022 // URL: https://www.eur-lex.europa.eu (date of access: 20.09.2022).
11. URL: https://www.datex2.eu (date of access: 21.09.2022).
12. Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation of 25.03.2020 № AK-60-r // SPS «Garant» (date of access: 21.09.2022).
13. Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation dated 21.03.2022 № AK-74-r // SPS «Garant» (date of access: 21.09.2022).
14. Minnikhanov R.N., Makhmutova A.Z., Sabirov A.I. ITS environment of the Republic of Tatarstan to ensure road safety // Modern science. 2021. № 3. 92-96.
15. Gabdurakhmanov L.R., Minnikhanov R.N., Tinchurin R.F. Intelligent transport systems - a modern concept of road safety // Scientific portal of the Ministry of Internal Affairs of Russia. 2022. № 1(57). P. 41-50.
16. Minnikhanov R.N., Anikin I.V, Dagaeva M.V., Faizrakhmanov E.M., Bolshakov T.E. Modeling of the effective environment in the Republic of Tatarstan using transport data // Computer Research and Modeling. 2021. V. 13. № 2. P. 395-404.
17. Andreeva E.A., Böttger K., Belkova and etc. Management of transport flows in cities: monograph. M.: LLC «Scientific Publishing Center INFRA-M». 2019. 207 p.
Информация об авторах
Р.Н. Минниханов - доктор технических наук, профессор, директор ГБУ «Безопасность дорожного движения» М.В. Дагаева - начальник Центра ИТС ГБУ «Безопасность дорожного движения» А.З. Махмутова - главный специалист Центра ИТС ГБУ «Безопасность дорожного движения» Контакты: ул. Оренбургский тракт, д. 5, Казань, Россия, 420059
Information about the authors
R.N. Minnikhanov - Doctor of Technical Sciences, Professor, director of the «Road Safety» State Company
M.V. Dagaeva - Head of ITS Center «Road Safety» State Company
A.Z. Makhmutova - Senior manager of ITS Center «Road Safety» State Company
Contacts: ul. Orenburgskij trakt, d. 5, Kazan, Russia, 420059
Статья поступила в редакцию 03.11.2022; одобрена после рецензирования 10.11.2022; принята к публикации 16.11.2022. The article was submitted 03.11.2022; approved after reviewing 10.11.2022; accepted for publication 16.11.2022.
