CC BY
2«Умный транспорт» как средство повышения качества жизни горожан
Представлена разработанная концептуальная модель и система управления «умным транспортом», способная отобразить взаимосвязь между различными заинтересованными сторонами, базовыми элементами и подсистемами. УДК статьи 352.075.2:004.8
Р.М. Хамитов1
ФГБОУ ВО «Казанский
государственный энергетический
университет»,
канд. техн. наук, доцент,
hamitov@gmail.com
О.В. Князькина2
ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет» (ФГБОУ ВО СибГИУ), канд. техн. наук, доцент, dmtov@mail.ru
Г.В. Дмитриев3
ФГБОУ ВО СибГИУ, dmtov1@gmail.com
1 доцент кафедры, г. Казань, Республика Татарстан, Россия
2 доцент кафедры, г. Новокузнецк, Россия
3 студент кафедры, г. Новокузнецк, Россия
Для цитирования: Хамитов Р.М., Князькина О.В., Дмитриев Г.В. «Умный транспорт» как средство повышения качества жизни горожан // Компетентность / Competency (Russia). — 2024. — № 3. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-10-14
ключевые слова
урбанизация, безопасная среда, концептуальная модель, система управления
XXI веке продолжилась тенденция по концентрации населения в городах, что привело к их росту и превращению в мегаполисы. В последние годы в России и за рубежом разработано множество инициатив по созданию и развитию «умных городов» в попытке обеспечить ответ на вызовы, с которыми сталкиваются крупные населенные пункты сегодня: создание комфортной и безопасной среды проживания, поскольку рост городов влечет за собой ухудшение экологической ситуации, угрозу повышения уровня преступности, бедности населения и гражданских волнений, а также старение населения [1]. «Умные города» обычно рассматриваются как инструмент решения городских проблем во все более урбанизированном мире [2].
«Умными городами» в России считаются те, которые применяют инновационные подходы для улучшения условий окружающей среды и повышения уровня жизни населения [3]. В рамках «умного города» охватываются различные сферы деятельности: энергетика, транспорт, вода и газ, городская среда, дома, экология, безопасность, сбор и утилизация отходов, промышленность [1]. Различными исследователями было предпринято множество попыток проанализировать «умные города» и их способности противостоять городским вызовам.
Одной из важнейших сфер деятельности «умного города» является «умный транспорт», который позволяет повысить:
► конкурентоспособность российских городов;
► качество управления транспортной сферой города;
► безопасность пользования городским транспортом;
► качество оказания транспортных услуг.
Цель исследования
У лично-дорожные сети современных городов не рассчитаны на существующий уровень автомобилизации, существует определенный качественный и количественный дефицит объектов транспортной инфраструктуры, недостаточно развиты информационные системы управления. На устранение обозначенных проблем и направлено развитие «умного транспорта».
Понятие «умный транспорт»
Под термином «умный город» будем понимать многомерную систему городского транспорта, интегрированную в концепцию «умного города» и ориентированную на решение городских проблем, связанных с транспортной сферой на основе партнерства с участием заинтересованных сторон.
«Умный транспорт» представляет собой новые способы организации городской транспортной сети, основанные на применении передовых цифровых и инженерных достижений, где отмечается быстрое развитие программных продуктов и техники, что дает технологические возможности для объединения горожан и объектов, обслуживающих их повседневные потребности в сфере городского транспорта. Таким образом, концепция «умного транспорта» объединяет информационные технологии, городское управление и различные общественные заинтересованные группы посредством использования таких инструментов, как искусственный интеллект. Для развития «умного транспорта» требуются не только технические возможности. Важно понимать, что развитие «умного транспорта» не ограничивается предоставлением гражданам транспортных
услуг с применением цифровых технологий, а представляет собой процесс глубокой цифровой трансформации транспортной сферы города, включающий городские структуры, городское управление и взаимодействие с заинтересованными сторонами, то есть, кроме технических возможностей, требуется и новый образ мышления заинтересованных сторон: жителей города, представителей реального сектора экономики, городского управления [4, 5].
Технологии
рамках концепции «умного транспорта» преобразуется вся сфера городского транспортного хозяйства посредством внедрения цифровых технологий и инженерных
решений, направленных на повышение его эффективности. «Умный транспорт» представляет собой систему, состоящую из ряда подсистем, способных обеспечить диспетчерское сопровождение и оперативную координацию действий ведомств, служб и различных субъектов, вовлеченных в процесс организации и обеспечения дорожного движения (рис. 1). Чтобы взаимодействие подсистем «умного транспорта» было эффективным, необходимы диспетчерские центры, где осуществляется обработка неструктурированных данных и принимаются решения с помощью искусственного интеллекта «умных систем управления» дорожно-транспортной инфраструктурой, что включает управление трафиком, «ум-
Рис. 1. Концептуальная модель «умного транспорта»
[Smart transport conceptual model]
Беспилотный транспорт
Искусственный интеллект управляет процессом принятия решения в автопилоте, основываясь на данных с датчиков, которые находятся на машине, и используя алгоритмы, подобранные специальным образом
Автоматизация логистики
Искусственный интеллект способен анализировать маршруты доставки, оценивать время и стоимость, а также прогнозировать возможные риски
Городской транспорт
На остановках устанавливаются табло, отображающие интервалы движения общественного транспорта, время до прибытия нужного транспорта, местоположение и перемещение транспорта
«Умные парковки»
Навигация позволяет найти свободное место, с помощью специального приложения и встроенных датчиков время стоянки измеряется и оплата с карты производится автоматически
«Умные светофоры»
Могут принимать самостоятельные решения на основе полученных данных о транспортном потоке и регулировать длительность сигнала в целях повышения пропускной способности дорог
«Умные фонари»
На основании данных о погоде, дорожном трафике, времени суток и других факторов могут принимать решение о включении/выключении осветительных приборов на улицах
Универсальное городское приложение
Специализированная программа, предоставляющая всю
необходимую информацию населению:
возможность вызвать такси и взять автомобиль
по каршерингу, произвести оплату счетов, сообщить
администрации о яме на дороге, выяснить,
где в настоящий момент наблюдаются дорожные заторы,
найти свободное место на парковке
Моделирование ситуаций и прогнозирование результатов
Система может определить, как возможное событие повлияет на дорожную ситуацию. Например, перекрывая улицу на ремонт, можно рассчитать, как лучше организовать объезд, чтобы снизить пробки, или как строительство новой развязки повлияет на трафик, как изменение пассажиропотока скажется на движении транспорта
Автоматизированное регулирование движения
Система осуществляет фиксацию скорости потока, количества транспорта, загруженности дорог, погодных условий, состояния дороги, ДТП. Такая система позволит формировать новые оптимальные и исключать непопулярные маршруты и предотвращать возникновение аварийных ситуаций
Фиксация нарушений правил дорожного движения
Средства фиксации могут запечатлеть любое несоблюдение ПДД и обеспечить неотвратимость наказания за создание аварийной ситуации, поэтому после их установки водители становятся аккуратнее и ответственнее
Аналитико-информационная система диспетчеризации и управления транспортом
Диспетчеризация и управление движением городского транспорта с приоритетом движения пассажирского транспорта
Необходимые условия для работы «умного транспорта»
Поиск информации; анализ трафика; моделирование и прогнозирование обмена данными; управление дорожным движением и, при необходимости, транспортным средством
«Умный транспорт» в концепции «умного города» является не просто одной из сфер деятельности, а представляет собой центр инноваций
ные светофоры» и распределение автомобилей по парковкам. Именно в этой связи комплексная интеграция и сквозные технологии должны быть обязательны при разработке проектов «умных городов».
На рис. 1 представлены основные сферы цифровизации, такие как беспилотный транспорт, «умные светофоры», фиксация нарушений правил дорожного движения и т.д. Каждый блок представляет собой комплекс систем, необходимых для успешной реализации концепции «умного транспорта».
В «умном городе» беспилотные технологии позволяют прокладывать оптимальные и безопасные маршруты, процесс управления транспортным средством становится более точным и надежным, что повышает уровень безопасности на дорогах [6]. Благодаря беспилотным автомобилям будет заранее доступна информация о дорожно-транспортных происшествиях и свободных парковочных местах. За счет автоматизации логистики системы доставки становятся более оптимальными, быстрыми и дешевыми.
Рис. 2. Система управления «умным транспортом» [Smart transport management system]
Работа вышеописанных систем основана на применении искусственного интеллекта, которому отводится ключевая роль в управлении городским транспортом.
Система управления «умным транспортом»
Концепция «умного транспорта» меняет подходы к существующим системам управления и процессу принятия решений. Основные принципы управления «умным транспортом» могут быть сформулированы следующим образом:
► безопасная и бесперебойная работа всех подсистем;
► оперативное принятие управленческих решений;
► ориентация на удовлетворение потребностей заинтересованных сторон;
► непрерывное совершенствование всех подсистем «умного транспорта»;
► широкое применение современных цифровых технологий и искусственного интеллекта.
Перечислим подсистемы, из которых состоит система управления «умным транспортом» (рис. 2):
► управляющая — организация процессов управления (в том числе постановка целей управления, определение требований к результату деятельности управляемой подсистемы, планирование, функционирование и контроль);
► управляемая — деятельность по предоставлению услуг в сфере транспорта и организация взаимосвязей управля-
платформа «умный транспорт»
Жесткая инфраструктура Мягкая инфраструктура Облачная инфраструктура Интеллектуальная инфраструктура Образовательная инфраструктура
Управляющая подсистема
Получение оперативной информации Мнализ и планирование
Моделирование последствий решений Управление в режиме реального времени
Управляемая подсистема
Заинтересованные стороны
Жители города, представители реального сектора экономики, городское управление
актуальная тема 13
ющей системы с управляемым объектом;
► обеспечивающая — деятельность по обеспечению создания и развития системы «умного транспорта», формированию спроса и предложения решений/сервисов, а также организации инфраструктуры.
В свою очередь платформа «умный транспорт» включает в себя пять основных комплексов инфраструктур:
► жесткую — это надежный и безопасный инженерно-технический каркас, способный противостоять физическим и информационным негативным воздействиям без тотальных отключений или высоких затрат на восстановительные работы, с максимально быстрым самовосстановлением. Он располагает современной информационной и телекоммуникационной инфраструктурой, где использованы новые технологические разработки и сети связи, датчики и системы мониторинга, центры обработки данных, которые позволяют собирать, передавать и хранить различные данные в реальном времени, а также обеспечивают равный доступ потребителей к цифровым сервисам и услугам «умного транспорта»;
► мягкую — информационный каркас, обеспечивающий устойчивое функционирование «умного транспорта», а также информационный обмен между участниками системы управления городским транспортом через единое информационное пространство с учетом разграничения прав доступа к информации разного характера. Он имеет систему подходов и методов, норм и правил, требований и регламентов работы, облегчающую сложный процесс управления «умным транспортом»;
► облачную — под ее эгидой облачные хранилища данных, которые используются для размещения платформы «умного транспорта» и реализации ее функций;
► интеллектуальную — комплекс современных инструментов защиты и обработки полученной информации с помощью технологий искусственного интеллекта для принятия управленческих решений;
► образовательную — это целая совокупность учреждений и организаций, которая призвана обеспечить потребность заинтересованных сторон в изменении отношения к цифровым и интеллектуальным технологиям. Она включает в себя центры системы подготовки кадров, среду развития перспективных направлений и реализации (включая бизнес-инкубаторы, центры трансфера технологий, проектные офисы) [7], а также систему сбора запросов от заинтересованных сторон.
Заключение
Таким образом, «умный транспорт» представляет собой отлаженный механизм, включающий в себя все, что связано с городским транспортом, в режиме непрерывного времени. Предлагаемая концептуальная модель «умного транспорта» и система управления основаны на подходе, который связывает ключевую роль городского управления, сферу транспорта и вовлечение заинтересованных сторон. Применение цифровых технологий позволяет при меньших затратах сделать систему городского управления более результативной. «Умный транспорт» в концепции «умного города» является не просто одной из сфер деятельности, а представляет собой центр инноваций, позволяющий:
► улучшить движение транспорта;
► оптимизировать использование дорожной сети с учетом ситуации на дорогах;
► обеспечивать беспрепятственное передвижение спецслужб и спецтранспорта на вызовы;
► моментально реагировать на дорожную ситуацию;
► обеспечивать безопасность движения, уменьшить число ДТП и смертности на дорогах;
► предотвращать возможные нарушения;
► создавать необходимые условия для сокращения времени, которое приходится тратить пассажирам, чтобы добраться на работу или в любое другое место в городе;
► создавать более комфортную среду. ■
Статья поступила в редакцию 1.12.2023
Список литературы
1. Хамитов Р.М., Князькина О.В. // Компетентность. — 2023. — № 5. DOI: 10.24412/19938780-2023-5-26-31.
2. Fernandez-Anez V., Fernandez-Güell J. M., Giffinger R. // Cities. — 2018. — T. 78.
3. Умный город: концепция, технологии, примеры; https:// trasscom.ru/blog/umnyj-gorod.
4. Емельянов А.В. // Молодой ученый. — 2022. — №7(402).
5. Приказ Минстроя России от 31.10.2018 № 695
«Об утверждении паспорта ведомственного проекта Цифровизации городского хозяйства «Умный город»; https://minstroyrf.gov.ru/ docs/17594.
6. Куценко С.М. // International Journal of Advanced Studies. — 2023. — Т. 13. — № 2-2. EDN SVGTSY.
7. Шорина Т.В., Кирилова Г.И., Липатова И.А. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. — 2017. — № 3(35).
Kompetentnost / Competency (Russia) 3/2024 ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-10-14
Smart Transport as a Means of Improving the Quality of Citizens Life
R.M. Khamitov1, FSBEI HE Kazan State Energy University, Assoc. Prof. PhD (Tech.), hamitov@gmail.com
O.V. Knyaz'kina2, FSBEI HE Siberian State Industrial University (FSBEI HE SibSIU), Assoc. Prof. PhD (Tech.), dmtov@mail.ru
G.V. Dmitriev3, FSBEI HE SibSIU, dmtov1@gmail.com
1 Associate Professor of Department, Kazan, Republic of Tatarstan, Russia
2 Associate Professor of Department, Novokuznetsk, Russia
3 Student of Department, Novokuznetsk, Russia
Citation: Khamitov R.M., Knyaz'kina O.V., Dmitriev G.V. Smart Transport as a Means of Improving the Quality of Citizens Life, Kompetentnost / Competency (Russia), 2024, no. 3, pp. 10-14. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-3-10-14
key words
urbanization, safe environment, conceptual model, management system
References
To begin with, the authors of the article draw attention to the fact that the concentration of population in cities continues and it entails a deterioration of the environmental situation, the threat of increased crime, poverty of the population and other negative phenomena. In response to these challenges of the time, many initiatives have been developed in Russia and abroad to create and develop smart cities — a comfortable and safe living environment. The authors note that various researchers have made many attempts to analyze smart cities, but one of the most important areas of smart city activity is smart transportation. Through the introduction of digital technologies and advanced engineering solutions, the entire sphere of the city's transport sector is being transformed.
1. Khamitov R.M., Knyaz'kina O.V., Kompetentnost', 2023, no. 5, pp. 26-31; DOI: 10.24412/1993-8780-2023-5-26-31.
2. Fernandez-Anez V., Fernandez-Guell J. M., Giffinger R., Cities, 2018, vol. 78, pp. 4-17.
3. Smart city: concept, technologies, examples; https://trasscom.ru/blog/umnyj-gorod.
4. Emel'yanov A.V., Molodoy uchenyy, 2022, no. 7(402), pp. 230-236.
5. RF Ministry of Construction Order of 31.10.2018 N 695 On approval of the passport of the departmental project Digitalization of the urban economy Smart city; https://minstroyrf.gov.ru/docs/17594/.
6. Kutsenko S.M., International Journal of Advanced Studies, 2023, vol. 13, no. 2-2, pp. 58-62. EDN SVGTSY.
7. Shorina T.V., Kirilova G.I., Lipatova I.A., Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo energeticheskogo universiteta, 2017, no. 3(35), pp. 146-152.
НОВАЯ КНИГА
Лукашкин В.Г., Прилепко М.Ю., Денисенко С.А.
Измерительные сигналы
Учебное пособие. — М.: АСМС, 2023
Приводятся свойства и особенности всех видов измерительных сигналов, включая сигналы аналитической химии и космические гравитационные, используемые для решения широкого круга современных метрологических задач. Особое внимание уделено гармоническому сигналу — базовой функции ряда Фурье. Рассмотрено понятие спектра сигнала и полосы занимаемых частот при различных видах модуляции электрических сигналов.
Учебное пособие может быть полезно широкому кругу специалистов-метрологов, занимающихся практическими измерениями и построением измерительных схем.
По вопросам приобретения обращайтесь по адресу: Академия стандартизации, метрологии и сертификации (АСМС), 109443, Москва, Волгоградский пр-т, 90, корп. 1. Тел. / факс: 8 (499) 742 4643. Факс: 8 (499) 742 5241. E-mail: info@asms.ru
шКЖ.
