Умные дороги: Что такое «умные» дороги и как будет выглядеть цифровой транспорт |

Содержание

Что такое «умные» дороги и как будет выглядеть цифровой транспорт

Фото: jae park / Pexels, Adi Constantin / Unsplash

Инвестиции в Smart City в мире ежегодно будут расти на 20% и в 2023 году достигнут $189,5 млрд. Ключевое направление развития городской среды — дороги и транспорт. Но каким образом они станут «умными»?

Об эксперте: Дмитрий Казаринов, генеральный директор «СофтТелематика» (входит в «Национальные телематические системы»).

Трансформация городов в Smart City — одно из приоритетных направлений развития для многих стран. В этом году, согласно прогнозу Statista, мировые инвестиции в Smart City увеличатся на 20% по сравнению с 2019 годом и составят $124 млрд, а в 2023 году превысят $189,5 млрд за год.

Москва пока единственный российский мегаполис, который фигурирует в мировых рейтингах умных городов. Почему? Городское хозяйство — довольно консервативная сфера, в которую медленно проникают новые технологии. Чтобы трансформировать такую сложную систему, необходимо для начала оценить ее состояние. Без диагностики невозможно понять, с какой стороны за это браться. Но чем менее цифровым является город, тем сложнее понять картину в целом и разобрать на составляющие его компоненты и процессы. Этот первый этап — один из наиболее трудоемких.

Фото: Pexels

В марте 2020 года Минстрой выпустил первый индекс IQ городов России по итогам 2018 года. Исследование показывает, насколько они близки к статусу «умный город». Оценка проводилась по десяти критериям:

городское управление;

умное ЖКХ;

инновации для городской среды;

умный городской транспорт;

туризм и сервис;

экономическое состояние;

инвестиционный климат;

инфраструктура сетей связи;

интеллектуальные системы общественной и экологической безопасности;

социальные услуги.

Кто за это отвечает?

Трансформация российских городов в Smart City предусмотрена федеральной программой «Цифровая экономика РФ».

Рыночные эксперты сходятся в том, что индекс IQ города определяется в первую очередь тем, насколько хорошо в нем умеют собирать, обобщать и анализировать различные данные, а также использовать цифровые технологии для повышения качества жизни. Вместе с тем, в категорию приоритетов всегда попадает мобильность, транспорт и безопасность движения.

Развитием и цифровизацией дорожной инфраструктуры в России занимается Министерство Транспорта, Федеральное Дорожное Агентство «Росавтодор» и другие организации в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». В этом году разработаны и утверждены все принципы создания систем ИТС (интеллектуальная транспортная система) в городах. Что это даст?

Повысится средняя скорость движения транспортных средств;

сократится время задержек в пути;

уменьшится площадь зоны повышенного износа дорожного полотна;

снизятся объемы вредных выбросов;

уменьшится количество ДТП;

снизится расход топлива.

Фото: lev.studio / Shutterstock

Цифровой транспорт

Умный город — это, в первую очередь, информационная среда, которая собирает и оперативно обрабатывает разнородную информацию. Например, ИТС компании «Национальные телематические системы» позволяет создать полного цифрового двойника дороги, включая транспорт, который по ней движется. То есть из любой точки страны можно будет видеть, что происходит на транспортном участке. Это переводит возможности управления дорожной экосистемой на принципиально новый уровень.

В будущем эти системы станут основой для движения автономного транспорта. Поначалу беспилотники будут передвигаться по специальным полосам, что позволит отработать все технологии и ситуации в реальных условиях. Уже в 2035 году, по нашему прогнозу, на умных дорогах не останется ни одного автомобиля с водителем. Благодаря технологии V2X (Vehicle-to-Infrastructure) автомобили смогут взаимодействовать с умной дорожной инфраструктурой с помощью RSU (сокращение от Road Side Unit — компьютеризированный модуль, подключенный к скоростной магистральной сети передачи данных и оснащенный функцией высокоточного спутникового геопозиционирования). Благодаря этому машины станут передвигаться по наиболее оптимальным маршрутам и смогут избегать столкновений.

Развитие V2X будет происходить в несколько этапов:

На первом этапе транспортные средства начнут общаться между собой, используя ИТС и подключенную инфраструктуру для того, чтобы обеспечить безопасное движение, особенно в опасных местах, таких как перекрестки. Водители будут получать базовую информацию о пробках, пешеходах, авариях, погодных условиях, статусах светофоров, наличии препятствий (например, машина едет на желтый, или на дорогу выпал груз).

Второй этап развития технологий — до 2024 года — подразумевает, что автомобили начнут пользоваться данными, которые собирают другие машины через бортовую камеру (или лидар) во время движения, передавая их также через RSU. Например, автомобиль остановился перед переходом, потому что по нему идет пешеход. Другая машина пока находится за углом и не видит этого — тогда первая сигнализирует «коллеге» о ситуации. Принципиальное отличие в том, что на первом этапе эти данные собирает умная инфраструктура и обрабатывает их в интеллектуальной транспортной системе, а затем передает автомобилям конкретные инструкции и оповещения. Во втором случае машины обходятся без посредника в виде централизованной системы, и могут общаться между собой напрямую.

На третьем этапе, который по прогнозам должен наступить к 2028 году, появится возможность коллективной автоматической координации маневров. Суть в том, что бортовые компьютеры автомобилей будут договариваться о согласовании маршрута и скорости друг с другом. Это позволит, например, скорой помощи даже не включать звуковую сигнализацию — путь будет свободным, благодаря тому, что водители (или автопилот) получат инструкцию отъехать на обочину или сменить полосу.

Сбудется этот прогноз или нет, зависит от того, насколько «умными» станут сами автомобили. Интеллект бортовых компьютеров — такой же необходимый компонент для этого, как и умная дорожная инфраструктура. Но технологии развиваются так быстро, что они вряд ли станут препятствием для беспилотного будущего. Самое сложное здесь — решить вопросы в области нормативно-правового регулирования. В России уже идет работа над изменениями законодательства. Когда все основные нормативы, правила и стандарты будут утверждены, индустрия автономного транспорта станет развиваться с большой скоростью и к 2035 году беспилотники станут такими же привычными, как, например, каршеринг или заказ такси с помощью приложения.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

В России будут «умные» дороги

Сегодня все говорят об умных дорогах, цифровых двойниках, BIM-технологиях и диджитализации дорожно-строительной отрасли. А что действительно изменилось с внедрением инновационных технологий?

Какие цели стоят перед дорожной отраслью

Давайте начнем с того, зачем вообще нужна диджитализация дорожно-строительной отрасли. За последнее десятилетие произошли значительные изменения, которые коснулись как техники самого строительства, так и цифровизации основных бизнес-процессов.

Среди главных задач, которые стоят перед нами, — обеспечение безопасности дорожного движения, улучшение качества работ на всех этапах строительства, повышение качества и оперативности контроля состояния дорог и движения, улучшение транспортной мобильности граждан, повышение рентабельности отрасли, эффективности пользования ресурсами и прозрачности всех процессов.

Как эти цели реализуются сегодня и как цифровизация меняет подходы к строительству и эксплуатации магистралей?

«Безопасные и качественные дороги»

В 2017 году в России стартовал федеральный проект «Безопасные и качественные дороги», в соответствии с которым российские трассы в ближайшем будущем должны стать интеллектуальными. Это позволит контролировать загруженность дорог, экологическую обстановку, погодные условия и создаст условия для движения беспилотников.

Уже сегодня в рамках проекта на некоторых участках федеральных трасс, региональных дорог и на городских дорогах применяются умные системы. Например, в столице внедрена интеллектуальная транспортная система, которая объединяет светофоры, детекторы транспорта, метеостанции и информационные табло. Система дает возможность уменьшить пробки, оптимизировать маршруты транспорта, своевременно оповещать участников дорожного движения о ситуации на дороге.

Чтобы ускорить темпы реализации федерального плана, к нему должно присоединиться как можно больше крупных игроков дорожно-строительной области. «Автобан» реализовал ряд IT-проектов, чтобы организовать эффективный и прозрачный контроль техники и механизмов, мониторинг дорожно-строительных работ в режиме реального времени. В составе компании создано специальное подразделение «Автобан-Диджитал», которое реализует цифровые инициативы, разрабатывает диджитал-продукты. Цель нового подразделения — автоматизация и цифровизация процессов в дорожной отрасли и методологическое сопровождение уже реализованных проектов, чтобы в результате получить качественный результат с минимальными затратами, как финансовыми, так и временными.

Цифровые двойники

На мой взгляд, будущее транспортной инфраструктуры — ее цифровизация и автоматизация. Для строительства дорог сегодня используют цифровые двойники.

Создание цифровых двойников становится одной из самых важных технологических тенденций для транспортной инфраструктуры, поскольку они обладают огромным потенциалом. Цифровые двойники предоставляют актуальную информацию о проекте, его статусе и связанных с ним рисках. Очень важный момент: цифровая модель дороги остается актуальной и после завершения строительства, она становится элементом умной дороги: учитывает трафик, окружающую среду, различные воздействия на дорожное полотно на протяжении всего жизненного цикла.

Что в реальности могут умные дороги? Приведем самый простой пример. Датчики, встроенные в дренажную систему, в сочетании с системой видеонаблюдения и другими данными, такими, как интенсивность и продолжительность дождя, могут использоваться для выявления и устранения проблемы с дренажем до того, как шоссе затопит. То есть умная дорога способна решать многие проблемы до их возникновения.

Как создается цифровой двойник

Модели дорог получают с помощью BIM-технологий. Building Information Modeling — это информационные модели строительства, которые позволяют создать самую полную модель будущей дороги с учетом всех нюансов строительства, особенностей эксплуатации, а также оптимизировать себестоимость строительства. Единая информационная модель объекта объединяет модели местности, коммуникаций, линейных участков, инженерных сетей, сооружений.

Информационное моделирование в дорожной отрасли используется и меняет подходы к планированию, строительству и эксплуатации дорог уже сегодня. Например, мы использовали BIM-технологию на одном из своих ключевых проектов — ЦКАД-4. Формирование информационных моделей строительства — одна из приоритетных задач компании «Автобан».

Однако повсеместное внедрение инновации еще только предстоит. Это подтверждает соответствующее Постановление правительства РФ от 05. 03.2021 № 331.

Умной дороге — умное ровное покрытие

Чтобы дорожное полотно было максимально ровным, «Автобан» применяет 3D-нивелирование. Современнейшая техника, оснащенная датчиками и связью со спутниковыми системами, обеспечивает высокую точность укладки дорожного покрытия, улучшая качество всех слоев. 3D-нивелирование существенно повышает качество строительства, увеличивает его темпы, сокращает объем геодезических работ, помогает экономно расходовать материалы, минимизировать влияние человеческого фактора и снизить затраты.

Если говорить о самом покрытии, то в мире идет активная исследовательская работа в нескольких направлениях. Мы уже хорошо знакомы с такой системой укладки асфальта, как «суперпейв», когда покрытие того или иного участка дороги выбирается с учетом интенсивности движения и климатических условий. Сегодня, кроме традиционных асфальта или бетона, разработчики предлагают и другие типы дорожного покрытия. Расскажу о некоторых из них.

Одна из идей, которая уже применяется в ряде стран, — аккумуляция энергии. Это могут быть как солнечные батареи, встроенные в дорожное покрытие, так и тепловой коллектор, для которого используется жидкий теплоноситель. Энергия, которая в результате вырабатывается, может идти на обслуживание инфраструктуры умной дороги, освещение прилегающих улиц, обогрев транспортных объектов и тоннелей.

Для снижения аварийности, оповещения водителей о дорожной обстановке, освещения дороги и оптимизации трафика разработана умная разметка, например флуоресцентная, со светодиодами или магнитная.

Сегодня для оценки качества покрытия как во время укладки, так и во время доставки до места строительства начинают использоваться умные сенсоры, которые устанавливаются на грузовиках, бетономешалках и других транспортных системах.

Системы контроля

Еще одна тенденция — это тестирование дорог на небольших участках. Проверяются все параметры: материалы дорожного покрытия, освещение, навигация, поведение водителей. Для этого используются датчики, камеры и системы, воспроизводящие разные условия. Такие «дорожные лаборатории» активно применяются, например, в США. Тестирование участка дороги позволяет значительно снизить затраты на строительство целой магистрали.

Для подсчета трафика, обнаружения приезда общественного транспорта, определения типа проезжающих машин, занятости парковочных мест предлагается использовать специальные лазерные системы контроля. Это лазерная виброметрия, где применяется анализ отраженного сигнала.

Загрузка…

Новости СМИ2

Умные дороги » Умная Америка

Потенциал интеллектуальных транспортных систем (STS) огромен: сокращение времени в пути и повышение безопасности дорожного движения, сокращение заторов, повышение эффективности дорожной системы и повышение эффективности использования топлива можно легко превратить в экономические выгоды. Такие системы полагаются не только на усовершенствованные датчики и устройства контроля и умные методы управления сложными потоками трафика, но и на компьютерные сети и подобные «кибер-элементы». Таким образом, они уязвимы для кибератак в любой точке системы. Хакер действительно может посеять хаос, неправильно рассчитывая время светофора или разрешая конфликтующий трафик, ведущий к столкновениям.
Демонстрационный проект киберфизической системы Smart Roads покажет, что передовые вычислительные и сетевые технологии могут сделать для повседневной жизни, даже если технология находится под давлением кибератак. В ходе демонстрации будет разыгран сценарий, показывающий, как сбор данных о трафике в реальном времени позволяет контролировать транспортный поток на участке автомагистрали между штатами вблизи крупного города. Когда система обнаруживает тенденцию к перегрузке, она начинает измерять въезды, тем самым улучшая поток. Такие тесно интегрированные киберфизические системы разрабатываются сегодня, но они уязвимы для кибератак. Такие атаки могут привести, например, к несвоевременному включению светофоров, что вызывает заторы или даже аварии. Демонстрация также покажет, как «киберсистема» может обнаруживать такие атаки, информировать лиц, принимающих решения, и, возможно, даже принимать меры по смягчению последствий. Испытательный стенд Smart Roads объединяет данные из реальной жизни с высокоточным моделированием дорожной системы и сетей. Потенциал интеллектуальных транспортных систем (STS) огромен: сокращение времени в пути и повышение безопасности дорожного движения, уменьшение заторов на дорогах, а также повышение эффективности дорожной системы и топливной экономичности можно легко превратить в экономические выгоды. «Умная дорога» спасет жизни, сделав путешествие более безопасным, обеспечит экономические улучшения за счет снижения затрат на топливо и потерь из-за пробок (по оценкам, дополнительные расходы составляют 400 миллионов долларов США и 3,5 миллиона долларов потери заработной платы в день в Калифорнии), а также предоставит возможности для бизнеса. и стимулировать создание рабочих мест в различных отраслях, начиная от традиционных (производство, строительство, транспорт) и заканчивая наукоемкими (анализ данных, зеленая энергетика, электроника). Участвуют Калифорнийский университет в Беркли и Университет Вандербильта. Нашей целью является отказоустойчивая STS, способная выжить и восстановиться после кибератак. Мы планируем показать, как STS улучшает нашу повседневную жизнь сегодня и как ее можно спроектировать таким образом, чтобы смягчить последствия преднамеренных кибератак.

Члены команды

Габор Карсай, Университет Вандербильта
Калифорнийский университет, Беркли: FORCES и Mobile Millennium
Университет Вандербильта: Институт программно-интегрированных систем (ISIS)

Как умные дороги изменят ваше вождение

Точно так же, как наши автомобили и грузовики становятся умнее и автономнее, мы можем ожидать, что дороги, по которым мы ездим, станут умнее. Города и штаты внедряют технологии «умных» дорог для улучшения управления дорожным движением, экономии энергии и обеспечения более безопасного вождения.

Это может звучать футуристично, но умные дороги уже в пути, и скоро они появятся. Вам понравятся преимущества, которые они приносят.

Умная парковка

Если вы живете в городе, то знаете, как сложно найти место для парковки, особенно в будние дни и во время крупных мероприятий в нерабочее время. Было бы здорово, если бы вы могли быстро увидеть, где находится ближайшее открытое парковочное место, и не тратить половину своего времени на разъезды в поисках его?

Эту конкретную проблему можно решить с помощью технологии интеллектуальной парковки. Все, что вам нужно, это правильная технология и приложение для смартфона, и ваши проблемы с парковкой исчезнут.

Во многих городах технология умной парковки уже есть. Возьмем, к примеру, Smart Parking, австралийскую компанию, которая производит специальные датчики парковки, которые города, торговые центры, аэропорты и частные парковки встраивают в свои парковочные места. Эти датчики определяют, припаркован ли там автомобиль, и отправляют эти данные на центральные серверы компании. Компания интегрирует эту информацию с Google Maps, чтобы создать в реальном времени карту доступных парковочных мест в заданном районе.

Кредит изображения: Умная парковка

Водители используют мобильное приложение Smart Parking, чтобы открыть карту ближайших свободных мест и ориентироваться в них. Умная парковка также управляет оплатой парковки, поэтому вам не нужно заполнять счетчик вручную.

Вполне вероятно, что в будущем эта возможность может быть встроена в умные автомобили. Затем вы можете автоматически направить свой автомобиль на лучшую доступную парковку нажатием кнопки или голосовой командой.

Кстати, Smart Parking и подобные компании также предоставляют городам данные об использовании парковок. Основываясь на этих данных, города могут пересматривать политику парковки, тарифы и правила, а также знать, где требуется больше парковочных мест. В результате умные города по всему миру внедряют эту и аналогичные технологии, чтобы лучше обслуживать своих граждан.

Интеллектуальное управление трафиком

Парковка — это лишь часть городской транспортной проблемы. Движение часто превращается в кошмар, во многих районах метро обычные пробки, особенно в часы пик.

К счастью, интеллектуальное управление дорожным движением может помочь вам избежать пробок и свести к минимуму количество остановок на красный сигнал светофора. Постоянно отслеживая транспортный поток с помощью встроенных придорожных датчиков, интеллектуальные системы управления дорожным движением могут манипулировать сигналами светофора и даже наличием полосы движения, чтобы гарантировать, что большинство водителей доберутся до места назначения с наименьшими помехами.

Этот тип интеллектуального управления трафиком не обязательно является делом будущего, поскольку многие необходимые технологии уже существуют. Например, в большинстве городов уже используются детекторы движения на тротуарах, видеомониторы и светофоры с таймером. Но сегодняшние грубые механические датчики меркнут по сравнению с тем, что будут делать умные датчики и устройства завтрашнего дня.

В будущем появятся более интеллектуальные датчики, отслеживающие критические точки и обеспечивающие более плотную сетку данных. Различные датчики будут отслеживать разные точки данных, такие как движение транспортных средств, качество воздуха, уровень шума и тому подобное. Эти интеллектуальные датчики могут быть встроены в проезжую часть или установлены на светофорах или фонарных столбах.

Это простая концепция — используйте интеллектуальные технологии для управления сигналами светофора и других действий, направленных на то, чтобы автомобили двигались максимально быстро, насколько это возможно по закону. В результате водители быстрее добираются до места назначения, аварий меньше, износ дорог сведен к минимуму, а качество воздуха улучшается.

В качестве доказательства концепции Университет Карнеги-Меллона запустил пилотный проект в Питтсбурге, штат Пенсильвания, с использованием различных технологий адаптивных светофоров. В этом тесте датчики движения были привязаны к сигналам светофора, которые, в свою очередь, были подключены через связь сигнал-сигнал. Результаты? На 40 % сократилось время стоянки на светофорах, а время в пути – на 26 %. Это также способствовало сокращению выбросов выхлопных газов на 21%, так что это было беспроигрышным вариантом для всех.

Интеллектуальные дорожные дисплеи

Несколько компаний работают над умными дисплеями, встроенными в проезжую часть. Есть несколько способов сделать это.

Первый подход заключается в использовании светящейся в темноте краски для дорожной разметки. Эта краска «заряжается» в светлое время суток, тогда дорожная разметка светится зеленым светом до десяти часов в ночное время.

Другой подход заключается в использовании термочувствительной краски для маркировки, связанной с погодными условиями. Например, в неблагоприятных зимних условиях на проезжей части могут отображаться светящиеся снежинки.

Кредит изображения: Солнечные дороги

Еще один подход заключается в том, чтобы встроить светодиодные фонари в дороги вместо того, чтобы полагаться на традиционные надземные или боковые знаки. Представьте себе «умную» дорогу со светящимися стрелками, предупреждающими вас о предстоящей смене полосы движения, числами, отображающими вашу скорость или опубликованное ограничение скорости, или словами, передающими важные сообщения в режиме реального времени.

Например, израильская компания Valerann тестирует систему дорожного мониторинга с короткими беспроводными «умными шипами», встроенными в одну из самых загруженных автомагистралей страны — шоссе Аялон. Шпильки содержат датчики, которые отслеживают трафик и дорожные условия, а затем загораются по шаблону, чтобы предоставить водителям визуальную информацию в режиме реального времени, предупреждая их о высокой интенсивности движения, застрявших автомобилях на обочине, опасных условиях вождения и многом другом.

Умный дорожный фонарь

Освещенные дороги безопаснее, чем темные участки автомагистралей, но питание всех этих огней стоит денег. Интеллектуальное освещение проезжей части использует технологию обнаружения движения, чтобы определить, когда приближается автомобиль, а затем освещает этот участок шоссе в течение короткого периода времени. Огни становятся ярче, когда машина приближается, и медленно тускнеют, когда она проезжает мимо. Это отличная технология для менее загруженных дорог, где освещение необходимо, но в настоящее время экономически невыгодно.

Другой подход заключается в использовании энергии ветра для освещения дорог. Ветряные фонари используют придорожные вертушки для выработки электроэнергии, используя потоки ветра от проезжающих автомобилей. Вертушки вращаются только тогда, когда автомобили проезжают мимо, освещая им дорогу впереди. Сами автомобилисты обеспечивают электроэнергией освещение, которое они используют.

Солнечные дороги

Умным дорогам требуется электричество для питания датчиков и специальных функций. Поскольку все эти миллионы миль дорог находятся на солнце в течение дня, имеет смысл использовать солнечную энергию для этой цели. Несколько компаний работают над стеклянными солнечными панелями, которые можно встроить в поверхность проезжей части. Энергия, вырабатываемая этими солнечными панелями, может передаваться на освещение проезжей части, растапливать снег и лед или использоваться для питания датчиков и других устройств.

Изображение предоставлено Флорианом Пепеллином/Викимедиа.