Дата публикации: 20.04.2022
Кульмамиров Малик Серикович,
магистр,
Казахский университет технологии и бизнеса, Нур-Султан,
Муратова Дарига,
студентка 4 курса,
Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Алматы
Аннотация: В статье представлены перспективы, тенденции и критерии развития ИТС. Исследован процесс создания ИТС с передовыми коммуникационными технологиями. Описаны инструменты инновационного развития ИТС.
Ключевые слова: интеллектуальная транспортная система, транспортная инфраструктура, технологии транспортной логистики
Главной проблемой в транспортной коммуникации Казахстана является задача совершенствования автомобильной трассы, которая востребована её пользователями. Повысить качество казахстанских автодорог, улучшить автосервисы на дорогах, сделать ее безопасными позволит реализация новых подходов к управлению автодорожной логистикой. Такая задача решается построением новых информационно-управляющих технологий интеллектуальной системы в последовательности: пользователи - транспортная логистика - современные транспортные средства.
Такая новая система на основе программно-целевых документов и стратегических программ развития транспортной сети, называются интеллектуальными транспортными системами (ИТС, Intelligent Transport Systems - ITS).
В последнее десятилетие проводятся современные исследования, направленные на применение инновационных технологий в организации безопасности дорожного движения на трассах на основе средств транспортной телематики, глобальных навигационных и интеллектуальных ИС посвящены труды многих ученых развитых стран [1-5].
Например, российский ученый Ю. М. Урличич в своих трудах дает определение ИТС как системную интеграцию современных ИКТ, а также средств автоматизации с инфраструктурой используемой трассы, современными транспортными средствами. Сейчас транспортные средства с цифровыми платформами ориентированы на улучшение безопасности движения и эффективности бизнес-процессов в транспортной логистике, комфортности предоставляемых услуг для водителей автотранспорта [1].
Другой российский ученый В. Б. Кисуленко выделил следующие функции ИТС: информирование, предупреждение и управление [2]. Он наглядно описал действие ИТС при развитии событий на дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). При возникновении критической ситуации ИТС предупреждает водителя об опасности. Далее, непосредственно перед ДТП, может вступить в процесс управления автомобилем. Это позволяет предотвратить ДТП, в итоге действия ИТС снижает тяжесть случившихся последствий. Например, посредством кинетической энергии автомобиля ИТС позволяет управлять интенсивность торможения транспорта [1-2].
Другой ученый, С. В. Бачевский выделяет роль ИТС при инновационном развития автотрасс России [3]. Такой ИТС позволяет внести качественные изменения в существующую транспортную инфраструктуру страны, путем использования достижений современных телекоммуникационных и геоинформационных технологий применением глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОННАСС РФ [1-3].
На основе методологического анализа можно выделить ИТС под названием «умная дорога» как комплекс взаимосвязанных автоматизированных систем, решающих задач и управления дорожным движением, это единый пункт управления. Здесь осуществляется с помощью интеллектуального видеонаблюдения, непрерывный сбор, обработка и анализ информации о скорости и плотности транспортных потоков, авариях и условиях для движения автотранспорта.
В едином пункте управления осуществляется мониторинг всех видов транспорта (индивидуального, общественного, грузового), и информирование предприятий и граждан об организации транспортного обслуживания на территории региона.
К основным целям и задачам внедрения ИТС «умная дорога» относятся такие как:
- повышение безопасности дорожного движения;
- пропускной способности улично-дорожной сети;
- качества обслуживания участников дорожного движения;
- эффективности функционирования транспорта;
- престижа городского общественного пассажирского транспорта;
- инвестиционной и туристической привлекательности города;
- уменьшение вредного воздействия потоков на окружающую среду.
Например, на современном этапе инновационного развития экономики России осуществляется реализация 5 инновационных пилотных проектов (ФИПП), которые были сформированы в конце 2011 года по итогам заседания комиссии при президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России. В их составе можно выделить пилотный проект «Инновационная дорога». Проект предполагает создание нормативной базы для широкомасштабного применения инновационных технологий при строительстве, реконструкции и эксплуатации, автомобильных дорог. Только при выполнении этих условий, возможна апробация инновационных решений на опытных участках автодорог республиканского и районного уровня.
Таблица 1 - Основные инновационные технологии, предлагаемые к применению при реализации пилотного проекта «Инновационная дорога» с элементами ИТС «Умная дорога»
|
№№
|
Инновационная
технология
|
Область
применения
|
Преимущества
технологии
|
|
1
|
Модификаторы дорожного покрытия
|
Дорожное покрытие
|
- продление срока службы дорожного покрытия.
|
|
2
|
Технологии строительства мостов из композиционных материалов
|
Строительство мостов.
|
- снижение веса; - удешевление конструкции; - стойкость к коррозии арматуры.
|
|
3
|
Светодиодные системы освещения с дистанционной ИТС
|
Освещение участков дорог с использованием светильников из светодиодов.
|
- эффективность и экологичность; - долговечность.
|
|
4
|
Дорожные знаки со светодиодами
|
Автомобильные дороги.
|
- повышение видимости дорожных знаков.
|
|
5
|
АСУ парковки с применением меток RFID
|
Остановки общественного транспорта.
|
- сокращение травматизма в зимний период, разметка.
|
|
6
|
Места парковок частного транспорта.
|
Простота эксплуатации.
|
устранение очередей на въезде и выезде.
|
|
7
|
«Умная дорога» - интеллектуальная транспортная система
|
Компоненты системы:
- АСУ противогололедной обработки дорожных сооружений;
- система идентификации и мониторинга объектов;
- система передачи данных;
- система видеонаблюдения.
|
- оперативный мониторинг состояния зданий и сооружений; - повышения пропускной способности автодорог;
- сокращение времени на прибытие сотрудников ДПС и скорой помощи при возникновении ЧП.
|
Такие решения включают:
1) эксплуатацию пилотных участков без финансовых ресурсов определение оптимального типового набора инновационных технологий (таблица 1) и применение для участков автомобильных дорог;
2) решение проблем строительства и ввода в эксплуатацию пилотных участков в целях улучшения экономичности, безопасности и экологичности трасс с учетом местных особенностей.
В РФ предполагается, что такой проект ИТС Умная дорога будет использован в 2022 году. Срок службы покрытия на этом участке составит более 16 лет. Расчётная скорость движения автомобилей по трассе достигнет до 100 км/час [2]. Завершение таких проектов по трассам Москвы планируется к концу 2021 года (дороги к IT-технопарку, МФТУ длиной 655 м и шириной 15-18,5 метров). Их реализация создадут современную транспортную сеть с использованием ИТС «Умная дорога». Здесь будут обеспечены все требования безопасности движения автомобиля и услуги комфорта ее эксплуатации. Проект будет развивать сервис на трассе, снизит воздействие на окружающую среду.
Еще один пример из России. В Татарской республике в 2022 году сдадут скоростной участок (до 150 км/ч) автомагистрали на четыре полосы. Этот проект реализуется на трассе Казань – Оренбург протяженностью 97,5 км. Строительство четырехполосной автомагистрали в Татарстане требует затрат бюджета страны.
Общеизвестно, что создание сети автодорог высокозатратная сфера деятельности государств. Поэтому ввод обязательной платы за пользование автомобильными дорогами в виде транспортного сбора, станет одним из важнейших дополнительных инструментов финансирования автодорожной отрасли наряду с традиционным обложением водителей общим налогом за пользование автомобильными дорогами в виде налоговых сборов на транспортные средства и на топливо.
Тем самым обеспечивается эффективность расходования бюджетных средств, так как затраты на дорожную сеть осуществляются путем финансирования участников рынка дорожного строительства, но при этом часть из этих средств участниками рынка дорожного строительства перенаправляется на закупку инновационной (нанотехнологической) продукции, применимой в дорожном строительстве.
Производители такой продукции осваивают средства из бюджета государства в виде оплаты за реально применимую продукцию в дорожном строительстве. Эксплуатация такого объекта будет осуществляться безвозмездно, государство может регулировать бюджетную эффективность расходования государственных средств.
Такое может происходить за счет:
- достижения бюджетной экономии в перспективе с минимизацией расходов на содержание дороги;
- сокращение сроков строительства трассы и ввода его в эксплуатацию;
- улучшения бюджетной эффективности через авансирование работы по строительству дорожной инфраструктуры.
Например, при строительстве дорог РФ, активно используются возможности партнёрских взаимоотношений государства и частного бизнеса. Наиболее распространёнными на такой практике являются концессии бесплатного пользования дорогами [3].
Понятие государственно-частного партнерства отражает стремление частного бизнеса и государства к сотрудничеству. Основная цель ГЧП заключается в снижении бюджетной нагрузки при реализации задач государственного управления. Идея приватизации части функций несет в себе двойную выгоду, с одной стороны она позволяет сконцентрировать усилия государства на выполнении своих основных социальных задач, с другой участие частнопредпринимательской инициативы обеспечивает наибольшую экономическую эффективность управленческих решений.
Одним из возможных видов ЧГП является использование концессионной финансовой модели строительство участка автомобильной дороги. При этом финансирование строительства осуществляется частным сектором, а государство производит выплаты за объект в течение, например - 15 лет. Управление и обслуживание дорожной инфраструктуры осуществляется государством. В отличие от традиционной схемы финансирования строительства автодорожной инфраструктуры за счет средств государственного бюджета, данная схема позволяет осуществить строительство в более короткие сроки.
При эксплуатации автодорог моделей Контракта Жизненного Цикла (КЖЦ, Design-Build – Finance - Operate DBFO) – появится возможность учета инноваций частным сектором. Преимуществом КЖЦ является в скорости качестве строительства объекта, поскольку платеж исполнителю происходит от реального качества ОУ (дороги) и его доступности для использования.
Реализация таких инновационных проектов на территории Казахстана позволила бы увеличить долговечность автодорог в 5 раз. Также может сократиться потребление электроэнергии в 10–15 раз. В несколько раз может уменьшиться массы конструкций (мостов и ограждений). Такие преимущества позволит сократить число аварий, смертность водителей и пешеходов [4].
Такой проект позволит сформировать новые технологий для серийного применения. Апробирование проекта ИТС позволит в дальнейшем реализовать новые проекты строительства дорог будущего (например, ИТС «Умная дорога»).
Таким образом, до сегодняшнего дня обозначение «умные дороги» являлось нечетким понятием в эксплуатации автотрасс. До сих пор такое понятие используется не всегда при строительстве дорог по согласованным с государством (Заказчиком) критериям. Их необходимо выделить отдельно (таблица 2).
Таблица 2 - Основные критерии эффективности ИТС «Умные дороги»
|
№№
|
Наименование критерия
|
Определение критерия
|
|
1
|
Социальный
|
- повышение комфортности движения и удобств в пути следования; - поддержание и увеличение мобильности населения; - уменьшение количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП), приводящих к травматизму людей
|
|
2
|
Экономический
|
- кратное снижение потребления электроэнергии (до 10-15 раз); - снижение эксплуатационных расходов на элементы оборудования автомобильных дорог по различным направлениям (частота, сложность обслуживания); - сокращение сроков и затрат на монтаж элементов оборудования автомобильных дорог; - сокращение затрат на текущий и капитальный ремонт; - уменьшение ущерба экономике за счет снижения количества ДТП.
|
|
3
|
Технический
|
- продление срока службы дорожного покрытия; - улучшение сцепных качеств и снижение шумности дорожного покрытия; - кратное увеличение срока службы дорог
|
|
4
|
Эксплуатационный
|
- резкое сокращение затрат на эксплуатацию дорожных конструкций и их ремонт; - повышение экологичности.
|
Анализ таких критериев показывает, что «Умная дорога» является ИТС, являющаяся инструментом развития автодорожной инфраструктуры. Это развитие позволит оптимизировать транспортные потоки всех категорий пользователей, а также гарантирует соблюдение требований стандартов безопасности эксплуатации дорог.
Такое применение множества, контролирующих ситуацию по всей трассе датчиков «Умной дороги» позволит снизить уровень использования дорожного трафика. Финансовые проблемы разрешается применением FRID-меток, позволяющих дистанционно осуществлять плату за проезд автомобилей.
Световые табло транслирует водителю информация о выгодном маршруте с учетом аварий на трассе, пробок, строительных работ. В итоге может уменьшиться количество ДТП на трассе [6].
Таким образом, ИТС «умные дороги» определяются их инновациями и обеспечивают современное качество жизни водителей применением достижений инновационных технологий. Такое достижение предусматривает экономичное и экологичное использование ИТС в составе городских систем жизнедеятельности [5].
При масштабном применении инновационных ИТС в строительстве дорог, а также содержании автодорожного хозяйства достигаются положительные результаты [7]:
- создается надежная инфраструктура;
- увеличится безопасности движения на дорогах;
- снижается стоимость строительства;
- снижается загрязнение окружающей среды;
- повышается энергоэффективность.
Литература
1 Вестник Конгресса ИТС России // Приложение к информационно-аналитической газете «Транспорт России». Специальный выпуск № 1, 2010.
2 Касимов и Елатьму соединит инновационная дорога // Информационное агентство «МедиаРязань». http://mediaryazan.ru/news/detail/166165.html.
3 Максимов В. В., Куркин П. Е. Использование концессионного механизма для строительства федеральных автомобильных дорог с последующей эксплуатацией на бесплатной основе // Транспортная инфраструктура.
4 Новые технологии дадут стране современные трассы // Российская газета «Дороги России» № 235 (5314).
5 Кульмамиров С. А., Есбергенова А. А. Создание системы управления бизнес-процессами транспортной инфраструктуры. – Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», № 32 / 2019, 14 с.
6 Кульмамиров С. А., Есбергенова А. А. Современные тенденции построения интеллектуальных транспортных систем. – Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», № 32 / 2019, 11 с.
7 Кульмамиров С. А., Есбергенова А. А. Состояние развития интеллектуальных транспортных систем в Казахстане. – Таллин: Ежемесячный международный научный журнал «UnitedJournal», № 32 / 2019, 14 с.