Цифровые дороги: далекое будущее или реальность

Цифровые дороги – это не просто модный термин или проект отдаленного будущего из кино, это уже реальность, которая доступна практически каждому. Несмотря на то, что такой тип дорог находится в стадии развития, роль его для экономики страны сложно переоценить.

При этом цифровая дорога это не камеры или умные светофоры, это целый комплекс оборудования и инфраструктуры. В нашей статье мы расскажем, из чего состоит такой объект, каковы пути его развития и что уже внедрено в России.

Понятие цифровой дороги

Цифровой дорогой называют экологическую систему цифровых сервисов, которые связаны между собой и имеют отношение к определённым процессам:

• содержанию и контролю этапов жизни дорожного хозяйства;
• управлению дорожно-транспортным сообщением;
• созданию безопасного пространства на территории движения транспорта;
• созданию новых возможностей: в сфере информации, логистики и телекоммуникации – для участников дорожно-транспортной системы.

Цифровые дороги строятся на основе внедрённой инфокоммуникационной и инструментальной инфраструктуры, продуманной функционально, территориально и технологически, в которую входят следующие элементы:

• системы обеспечения энергоресурсами всей территории дорог;
• системы мониторинга, информационного обеспечения и контроля дорожного движения, в том числе оснащение транспорта персональными инфокоммуникационными средствами;
• средства связи и передачи информации, чтобы обеспечить всем комплексом услуг связи на автодорогах экстренные и дорожные службы, дать возможность держать связь с транспортом и участниками автомобильного движения, а также для эффективного функционирования инфраструктуры;
• интеграционные платформы, необходимые для взаимодействия систем информации, технических устройств на цифровых автомобильных дорогах в единой базе, а также внешних инфокоммуникационных систем для обеспечения безопасности жизни;
• информационные платформы с огромным количеством программных приложений для того, чтобы обеспечить новыми возможностями вышеуказанные цифровые сервисы;
• автоматизированные рабочие места, клиентские программные приложения для тех, кто пользуется сервисами логистики, а также стационарные транспортируемые абонентские приборы для обеспечения связи на территории автодороги.

Субъектами и объектами являются одновременно: дорожная инфраструктура и её техническое обслуживание, содержание, управление транспортом, создание безопасной среды, а также те, кто пользуется автодорогой и её услугами.

Непогода, дорожно-транспортное происшествие или его угроза могут повлечь за собой необходимость вмешательства экстренных и дорожных служб, информирование участников движения, а также смену режимов и схем движения на дорогах.

Задачи цифровых дорог

Главными целями внедрения цифровой дороги являются стабильный рост дорожной инфраструктуры и конкурентоспособности дорог России, а также улучшение экономической ситуации в связи с цифровыми инновациями в конструировании, строительстве и использовании дорог.

Основные задачи дорожной сферы в условиях цифровизации:

• обязательное бесперебойное обеспечение цифровыми технологиями на разных этапах дорожной отрасли и транспортного движения;
• переход к информатизации областей, связанных с планированием, конструированием, строительством и использованием дорог;
• внедрение автоматизации, включая беспилотные средства, в транспортное движение, за счёт чего улучшается процесс всей транспортной деятельности;
• приведение к общим стандартам всех составляющих информатизации: цифровой информации, алгоритмов, протоколов связей, цифровых платформ и методов их применения;
• содействие цифровизации (в том числе её инфраструктуре, технологиям и платформам) путём развития национальных предприятий, связанных с нововведениями;
• помощь в развитии главных институтов, в которые закладываются составляющие среды ЦАД, такие как нормативы и кадры.

Важность внедрения цифровых дорог

Водителям цифровая автомобильная дорога гарантирует комфорт, безопасность и скорое движение. Бизнесмен Генри Форд утверждал, что деньги, которые сэкономлены, можно считать заработанными.

Коммерческому сектору переход к цифровизации позволит сэкономить бюджет, то есть заработать деньги. Цифровые системы, программы и приложения более устойчивы к окружающей среде, чем люди, поскольку не страдают усталостью и болезнями, а также не склонны к ошибкам и увольнениям.

Читайте также

Основные технические средства организации дорожного движения

Подробнее

Приведём пример: в автопарк «Автобана» были внедрены телематические платформы. В первый год после перехода к этой технологии была отмечена её полная окупаемость. Дополнительно в 2020 году технику оборудовали датчиками вибрации, способными отображать в реальности полезное время действия техники, обыкновенное геопозиционирование этого не даёт.

Необходимость цифрового транспорта для цифровых дорог

Умная дорога — это, прежде всего, информационное пространство, где данные собираются и мгновенно обрабатываются. К примеру, в некоторых системах существует умный двойник дороги с движущимся по ней транспортом. Таким образом, находясь в разных частях страны, можно наблюдать транспортную ситуацию в определённой зоне. Данные возможности позволяют выйти на новый уровень в сфере управления дорогами.

Это залог новой системы движения автономного вида транспортных средств. Вначале беспилотные машины займут выделенные им полосы движения, это даст возможность проверить технологии и предупредить различные ситуации на практике.

В 2035 году на цифровых дорогах уже не будет транспорта с водителями. Технология V2X — Vehicle-to-Infrastructure — позволит взаимодействовать цифровой дороге с транспортом на её территории благодаря RSU (Road Side Unit) — модулю, работающему на основе компьютера с использованием технологии высокочувствительного спутникового геопозиционирования и передающему данные цифровой системе скоростной магистрали. Это позволит автомобилям выбирать лучшие маршруты и не сталкиваться друг с другом.

Технология V2X будет развиваться определёнными этапами:

1. Первой ступенью станет коммуникация автомобилей между собой с помощью интеллектуальной транспортной системы и подключенной инфраструктуры для создания безопасных условий, в особенности на рискованных участках, например, перекрестках. Это позволит водителям быть в курсе различных ситуаций на дорогах, включая погодные условия, аварии, пробки, работоспособность светофоров, пешеходы и преграды (к примеру, на перекрёстке машина проехала на жёлтый свет, либо на дороге оказался выпавший груз).
2. Второй ступенью, которая начнётся до 2024 года, станет практическая возможность автомобилей использовать данные друг друга, а точнее, информацию с бортовых камер или лидаров в процессе движения транспортных средств, обмениваясь ей с помощью RSU. К примеру, одно из транспортных средств остановилось перед пешеходной дорожкой, поскольку на ней было замечено движение человека. Второе транспортное средство пока этого не может увидеть, поскольку ещё не выехало из-за угла — в таком случае первая машина сообщает о данной ситуации второму автомобилю. Важно, что в первом случае информация поступает в цифровую инфраструктуру и обрабатывается с помощью ИТС, после чего передается транспорту в виде чётких инструкций и сигналов. В другом случае автомобилям уже не требуется наличие централизованной системы, их взаимодействие происходит напрямую.
3. Третьей ступенью 2028 года станет реализация группового автоматического регулирования маневрами. Основной смысл — бортовые датчики машин согласовывают друг с другом свои направления движения и скоростной режим. Данный подход поможет наладить движение транспорта так, что даже машинам экстренных служб не нужно будет пользоваться звуковыми сиренами, ведь дорога станет свободной (человек за рулём или автопилот получит информацию о том, что следует прижаться к обочине или сменить полосу).

Получится это реализовать или нет, станет известно лишь после изучения «разума» машин.  Компьютерный интеллект бортовых устройств не менее важен, чем цифровая инфраструктура дорог. Однако развитие технологий стремительно, поэтому данный фактор, вероятней всего, не преграда для внедрения беспилотного транспорта в скором времени. Самым сложным здесь станет законодательное регулирование. Российская нормативно-правовая база уже меняется.

BIM-технологии в цифровых дорогах

BIM — Building Information Modeling — технология, помогающая проектировщикам создавать инновационные модели дорог. Данная область деятельности, на которую опираются те, кто создаёт дороги-двойники, разные конструкции и всю цифровую инфраструктуру, в наше время везде пользуется спросом и необходима, чтобы проектировать, строить и использовать дорожные объекты.

Благодаря данной модели можно до начала обустройства территории протестировать работу всех систем и её составляющих, в том числе оптимизацию профилей, сооружений, допустимую загруженность дорог, а ещё с её помощью проверяют взаимосвязь систем автоматизации, контроля в реальном времени и обеспечения безопасности с элементами конструкции и техникой объекта.

Обновление информации происходит путём передачи её с камер, датчиков, а также на основе оценок состояния элементов конструкции. Эти данные помогают интеллектуально управлять цифровой магистралью, планировать и оптимизировать её нагрузку, не допуская аварий и своевременно производя ремонт дорог.

Читайте также

Принципы благоустройства автомобильных дорог

Подробнее

Цифровая индустрия отличается от традиционных методов конструирования, систем инжиниринга, автоматизации и централизованного управления при помощи диспетчеров, где на этапах с ответственностью разных предприятий, потери данных доходят до 30 %.

Пример создания и использования цифровой дороги в России

Центральная кольцевая автомобильная дорога представляет собой единственную российскую цифровую магистраль протяженностью 336 км, из них 260 км планируется сделать платными.

Центральная кольцевая автомагистраль имеет большое значение в новом направлении Европа — Западный Китай, один из её участков будет располагаться на российской территории. ЦКАД существенно снизила нагрузку на Московскую кольцевую дорогу для автомобилей, уменьшилось количество грузовых машин, что положительно повлияло на число аварий на территории МКАД (зафиксировано снижение на 15%). Центральное кольцо дорог стало одним из самых инновационных автомагистралей Европы. Но что же в ней такого умного?

Интеллектуальная транспортная система ЦКАД состоит из:

• камер видеонаблюдения;
• транспортных датчиков;
• средств связи транспорта с дорожной инфраструктурой;
• динамичных специальных экранов с информацией;
• знаков со сменяющейся информацией;
• безбарьерной платёжной системы оплаты проезда;
• метеорологических станций;
• централизованного пункта управления.

После получения новой информации центр управления интеллектуальной транспортной системы загружает на основе поступающих данных сценарии событий, зависящие от конкретной дорожной ситуации. Так в случае происшествия аварийный отрезок дороги автоматически перекрывается, а водителям приходит оповещение. Такая умная платформа оповестит вас о том, что следует снизить скорость движения, о приближающейся непогоде или о пешеходе, находящемся неподалёку.

Каким же образом автомобилисту станет известно о непредвиденной дорожной ситуации? Варианты следующие:

• проекция информации на экранах и знаках;
• оповещения на специальных устройствах машин;
• напоминания, получаемые через смартфон.

Интеллектуальная транспортная система цифровой автомобильной дороги настолько умна, что способна прогнозировать и избавляться от большинства проблем ещё до того, как они появились. Например, анализ метеоусловий позволяет предугадать случаи потопа на трассе. А ещё предотвращаются аварии и достаточно быстро принимаются решения о ремонтных дорожных работах.

Читайте также

Система управления дорожным движением: задачи, функции, состав

Подробнее

«Мозговая часть» ЦКАД представлена Центральным пунктом управления. В него поступает информация о непредвиденных ситуациях на автомагистрали, решаются разного рода сложности и происходит оповещение водителей и других участников движения о происшествии. В планах создание единого пункта, согласовывающего направления М-12 и Север – Юг, что позволит оптимизировать процесс управления.

В структуре ЦКАД использована новейшая технология free-flow (свободного потока), впервые в РФ дающая возможность свободно проезжать автомобилям через рамку. В данном случае машины двигаются по платным выделенным участкам магистрали без остановок, оплата проезда происходит автоматически (с маршрутной карты или со счёта транспортёра). В момент проезда автомобиля через границу, камеры на рамке, оснащённые датчиками, получают все данные, которые нужны. Технология свободного потока способствует снижению количества пробок на отрезках с низкой пропускной способностью и улучшению комфорта движения для водителей.

Автоматическое движение беспилотников станет нашим недалёким будущим. На этапе строительства Центрального кольца автодорог использовались последние технологии, которые требуются для развития в России нового вида транспорта – беспилотного. Интеллектуальные транспортные системы безостановочно мониторят происходящее на дорожном полотне и сообщают о них беспилотным машинам. Подобным образом данный вид транспорта оповещён о преградах на пути, ДТП, приближающемся пешеходе или о другом объекте.

Делая вывод, следует сказать, что создание цифровых дорог является одной из ступеней развития инновационной системы, важнейшей для инфраструктуры и необходимой для обеспечения высокого уровня безопасности, качества жизни населения РФ, а также функционирования и совершенствования цифровой экономики в целом.

Редакция сайта:
Трасском