Оптимизация выбора инновационных решений для бортового навигационно-связного оборудования в общественном транспорте

Указом Президента РФ от 18.06.2024 N 529 Об утверждении приоритетных направлений научно-технологического развития и перечня важнейших наукоемких технологий Интеллектуальные транспортные и телекоммуникационные системы, включая автономные транспортные средства отнесены к приоритетным направлениям научно-технологического развития России [1]. Одним важнейших сервисных доменов интеллектуальных транспортных систем (ИТС), является «Общественный транс- порт» [2], так как несмотря на рост уровня автомобилизации и популярности использования личного автомобиля, именно общественный транспорт обеспечивает большую часть пассажирских перевозок в населённых пунктах. Поэтому задача цифровизации пассажирских перевозок, поставленная, в частности, в распоряжении Правительства Российской Федерации от 3 ноября 2023 г. № 3097-р об утверждении стратегического направления в области цифровой трансформации транспортной отрасли Российской Федерации до 2030 года является очень актуальной [3].

EDN YFXPKQ

• ¹    Анатолий Алексеевич Башмаков – студент 1 курса магистратуры автомобильно-дорожного факультета, тел.: +7 (967) 598-21-30, е-mail: aab@3351505.ru ;

• ²    Солодкий Александр Иванович – доктор экономических наук, профессор автомобильно-дорожного факультета, тел.: +7 (812) 575-42-61 , е-mail: transis@spbgasu.ru ;

• ³    Корчагин Денис Сергеевич – аспирант автомобильно-дорожного факультета, тел.: +7 (911) 728-98-98 , е-mail: dsk@transportsoft.ru .

Сервисный домен ИТС «Общественный транспорт» включает широкий круг задач, как по управлению самим пассажирским транспортом, организации и управлению перевозок пассажиров, информирования пассажиров и др. [4]. Эффективность работы таких систем во многом определяется уровнем используемых аппаратно-программного и телекоммуникационного обеспечения [5]. Бортовое навигационно-связное оборудование (далее по тексту – БНСО) это аппаратно-программный комплекс, устанавливаемый на контролируемое транспортное средство для определения координатно-временных параметров транспортного средства (далее по тексту – ТС), параметров движения ТС с использованием технологий ГЛОНАСС или иных глобальных навигационных спутниковых системам, приёма и регистрации (хранения) в некорректируемом виде данных от различных датчиков, установленных на ТС и их передачи во внешние системы по сетям беспроводной связи [6]. БНСО является периферийным оборудованием интеллектуальных транспортных систем в сфере пассажирских и грузовых перевозок.

Анализ и методы

Основными целями оснащения подвижного состава бортовым навигационным оборудованием при управлении наземным городским пассажирским транспортом являются:

• -    информационное и алгоритмическое обеспечение систем управления транспорта и интеллектуальных транспортных систем;

• -    обеспечение комфорта для пассажиров общественного транспорта;

• -    обеспечение безопасности пассажирских перевозок.

Для достижения указанных целей БСНО выполняет следующие задачи:

• -    передача данных о транспортном средстве в системы управления транспортом и интеллектуальные транспортные системы в режиме реального времени;

• -    обеспечение безопасности на транспорте с целью предотвращения различных инцидентов или снижения их последствий;

• -    мониторинг количества вошедших/вы-шедших пассажиров для учёта данных пассажиропотока при формировании различной отчётности;

• -    предоставление пассажирам информации, необходимой для принятия решений до и в процессе поездки;

• -    организация оплаты проезда различными платёжными средствами, в том числе

транспортными картами с гибким тарифным меню.

С целью информационного и алгоритмического обеспечения систем управления транспорта и интеллектуальных транспортных систем БНСО осуществляет сбор и передачу необходимой информации, участвует в реализации различных алгоритмов и сценариев управления [7].

Одним из современных решений для информационного наполнения систем управления транспорта является система дистанционной диагностики, предназначенная для удалённого контроля технического состояния различных узлов и систем, установленных на подвижном составе и автоматизированного выявления возникающих неисправностей. Основной целью внедрения системы является определение неисправностей, прогнозирование ремонтных работ, момента отказа, создания рациональной системы ремонта транспортного средства с учётом его фактического технического состояния и для сокращения времени простоя подвижного состава при ремонте и обслуживании.

Современным решением для алгоритмического обеспечения систем управления транспорта является система приоритетного проезда перекрёстков, построенная на базе технологий Vehicle-to-everything (V2X), которая обеспечивает беспроводную связь между транспортным средством и любым субъектом, который может повлиять на транспортное средство или может быть затронут транспортным средством. В рамках системы приоритетного проезда используется канал передачи данных Vehicle-to-Infrastructure (V2I) [8]. Для этого на светофорных объектах устанавливается блок RSU (Roadside Unit), который принимает информацию от установленного на борту транспортного средства OBU (Onboard unit). В рамках описанного взаимодействия, система приоритетного проезда перекрёстков обеспечивает высокоточное определение местоположения транспортного средства с точностью до 15 см и передачу данных на светофорные объекты для реализации алгоритмов предоставления приоритетных условий движения общественного транспорта на улично-дорожной сети городов [9].

С целью повышения эффективности работы контролёров на линии при организации безкондукторных систем оплаты проезда, активно внедряется функционал оценки качества оплаты проезда на маршрутах городского наземного транспорта, обеспечивающий автоматическое определение количества пассажиров, не оплативших проезда и передачу данных в системы мониторинга транспорта за счёт интеграции системы подсчёта пассажиропотока и системы электронного контроля оплаты проезда [4,10, 11].

БНСО может обеспечивать предоставление дополнительной информации и сервисов на борту транспортного средства, что повышает комфорт пассажиров наземного городского транспорта. В качестве примера современных решений предоставления пассажирам информации, необходимой для принятия решений в процессе поездки, можно выделить прогнозирование времени прибытия на ближайшие остановки по маршруту и отображение возможных пересадок на экранах в салоне общественного транспорта. Реализация указанного функционала осуществляется с использованием данных глобальных навигационных спутниковых систем, картографических сервисов и сторонних информационных сервисов, предоставляющих данные о текущей дорожной обстановке. В случае отсутствия готовых данных о текущей дорожной обстановке для общественного транспорта, которая может отличаться от данных для личного автотранспорта из-за применения выделенных полос и реализации приоритетных условий движения, оборудование обеспечивает расчёт средней скорости движения на отдельных перегонах и передачу полученных данных для их учёта при расчёте времени прибытия на ближайшие остановки по маршруту идущих за ним транспортных средств.

Современный общественный транспорт отличается наличием возможности оплаты проезда различными платёжными инструментами, в том числе посредством транспортных карт с гибким тарифным меню, которые позволяют реализовывать пересадочные тарифы, не требующие дополнительных действий от пассажира [12].

Безопасность пассажирских перевозок является наиболее значимым показателем каче- ства оказания транспортных услуг для населения, в связи с чем, современные решения БНСО направлены на повышение уровня безопасности общественного транспорта. При оснащении подвижного состава техническими средствами видеонаблюдения, согласно требованиям Постановления Правительства РФ от 08.10.2020 г. № 1640, дополнительно разворачивается серверная инфраструктура для организации удалённого доступа к данным видеоархива на транспортных средствах, трансляции потока с источников видеосигнала в режиме реального времени и настройки параметров работы оборудования [13]. В условиях повышения требований к качеству записи видеоданных, для обеспечения стабильности их передачи на видеосервер, применяются современное высокоэффективное кодирование видеоизображений, H.265 или HEVC, которое обеспечивает более эффективное сжатие по сравнению с H.264, при этом сохраняя высокое качество видеоданных. Указанный стандарт сжатия обеспечивает снижение требований к пропускной способности сетей подвижной радиосвязи и позволяет оперативно реагировать на любые противоправные действия, угрожающие безопасной деятельности транспортного комплекса.

В настоящее время внедряются системы активной безопасности, обеспечивающие оперативное вмешательство в процесс управления транспортным средством при возникновении тревожных событий. Одним из эффективных решений на сегодняшний день является система контроля за состоянием водителя (далее – СКСВ) [14]. Основным параметром, контролируемым СКСВ, является функциональное состояние водителя транспортного средства, показателями которого могут служить:

• -    нарушение трудовой дисциплины, характеризующееся действиями водителя, отвлекающими его от дорожной обстановки;

• -    снижение концентрации, характеризующееся проявлением признаков усталости или потерей сознания (засыпанием).

При выявлении тревожного события, в кабине водителя раздаётся звуковой сигнал, соответствующий типу тревожного события. Одновременно с оповещением водителя, на удалённое автоматизированное рабочее место диспетчера поступит сообщение о тревожном событии, содержащее данные о тревожном событии, географические координаты и скорость ТС в момент выявления тревожного события. Помимо оповещения и отправки сообщения на удалённое автоматизированное рабочее место диспетчера, система осуществляет запрос обратной связи от водителя путём нажатия кнопки бдительности. Водителю отводится 3 секунды для нажатия «кнопки бдительности», в противном случае система формирует и передаёт сигнал для автоматической остановки транспортного средства.

Результаты

Проведённый анализ современных решений в области бортового навигационно-связного оборудования для общественного транспорта и их влиянию на эффективность работы транспортных систем и интеграцию в городскую инфраструктуру, позволяет сделать вывод, что любое инновационное решение в сфере БНСО должно соответствовать обозначенным целям и задачам в рамках всего комплекса управления транспортом. Для определения целесообразности внедрения инновационных решений, избежания избыточных или не эффективных инноваций, которые могут привести к неоправданным затратам и усложнению процессов внедрения БСНО, предлагается обозначить перечень критериев их выбора, а именно, повышение:

• -    информационного и алгоритмического обеспечения систем управления транспорта и интеллектуальных транспортных систем;

• -    качества услуг общественного транспорта для пассажиров;

• -    безопасности пассажирских перевозок;

• -    экономической эффективности эксплуатации подвижного состава.

Под повышением информационного обеспечения систем управления транспорта и интеллектуальных транспортных систем понимается наполнение отдельных сервисов дополнительной информацией с целью более эффективного управления транспортным комплексом. Например, внедрение систем дистанционной диагностики подвижного состава, обеспечивает предоставление оперативной информации об исправности ТС, которая используется для контроля исполнения условий Брутто-контрактов перевозчиками.

Основным направлением совершенствования алгоритмического обеспечения систем управления транспорта и интеллектуальных транспортных систем является оснащение подвижного состава оборудованием для реализации автоматических сценариев и алгоритмов управления транспортом [15]. Например, использование каналов передачи данных Vehicle-to-Infrastructure (V2I) обеспечивает возможность реализации сценариев предоставления приоритетных условий движения общественного транспорта.

Качество услуг общественного транспорта с использованием БСНО обеспечивается за счёт расширения объёма и точности дополнительной информации, необходимой пассажирам для принятия решений до и в процессе поездки, в том числе с целью повышения доступности транспорта для пассажиров с ограниченными возможностями, более строго выдерживания расписания движения ТС [16].

Безопасность пассажирских перевозок обеспечивается реализацией дополнительных мер оперативного реагирования на возникающие аварийные ситуации, с целью предотвращения или снижения их последствий.

Экономическая эффективность эксплуатации подвижного состава повышается за счёт реализации мер, направленных на сокращение издержек, связанных с перевозкой пассажиров. Например, предоставление приоритета пассажирскому транспорту позволяет повысить эксплуатационную скорость подвижного состава, реализация автоматизированного контроля качества оплаты проезда и передачи данных для координации работы контроллеров на линии, обеспечивает повышение выручки перевозчика за счёт эффективной работы персонала.

Важно понимать, что при выборе инновационных решения, необходимо учитывать влияние предлагаемого решения на каждый критерий с целью недопущения снижения одних показателей за счёт повышения других. Например, повышение экономической эффективности эксплуатации подвижного состава не должно оказывать негативного влияния на качество услуг общественного транспорта для пассажиров и безопасность пассажирских перевозок.

После выбора инновационного решения целесообразно осуществлять его внедрение в следующем порядке, с целью снижения временных и финансовых затрат эксплуатирующей организации:

• 1.    Оценка уровня развития технологии для её внедрения.

• 2.    Оценка подготовленности инфраструктуры города.

• 3.    Разработка инновационного решения с участием транспортных инженеров.

• 4.    Стендовое тестирование.

• 5.    Опытная эксплуатация на подвижном составе.

• 6.    Внедрение в работу предприятий пассажирского транспорта.

В настоящее время происходит очень быстрое развитие технологий ИТС, их совершенствование, появление принципиально новых решений. Поэтому возникает необходимость использования передовых технологий, которые находятся на стадии опытного тестирования, в связи с чем, важно провести оценку уровня развития технологии для её внедрения. Уровень готовности технологии должен быть не ниже УТГ8, в соответствии с ГОСТ Р 580482017 [17], что означает:

• -    создана штатная система и освидетельствована (квалифицирована) посредством испытаний и демонстраций;

• -    технология проверена на работоспособность в своей конечной форме и в ожидаемых условиях эксплуатации в составе технической системы (комплекса).

Данная оценка на сегодняшний день наиболее актуальна в сфере разработки оборудования высокоавтоматизированных транспортных средств, для которых применяются самые передовые решения для оценки состояния окружающей среды в режиме реального времени.

БНСО является периферийным оборудованием систем управления транспортом города, для его работы при внедрении инновационных решений на подвижном составе необходимо обеспечить готовность инфраструктуры к эксплуатации оборудования, а именно:

• -    обслуживающий персонал обладает достаточной квалификацией. Необходимо убедиться, что технический персонал имеет все необходимые навыки для работы с новым оборудованием;

• -    предусмотрены вычислительные мощности для развёртывания программных продуктов. Серверная инфраструктура должна соответствовать требованиям новых систем;

• -    наличие всей необходимой городской инфраструктуры для работы системы. Коммуникационные сети, датчики и другие элементы должны быть установлены и функционировать.

Перед установкой на транспортное средство, все функциональные характеристики БСНО должны быть проверены в условиях стендовых испытаний.

Следующим шагом является тестовая эксплуатация, которая напрямую влияет на возможные временные и финансовые затраты при дальнейшем внедрении. Данный этап предназначен для выявления всех недочётов в работе оборудования в условиях подконтрольной эксплуатации.

Завершающий шаг - внедрение инновационного решения на подвижном составе города.

Выводы

Указанные критерии выбора инновационных решений и порядок их внедрения предназначены для избежания неэффективных решений и снижения временных и финансовых издержек при внедрении.

В случае несоответствия инновационных решений основным критериям их выбора и нарушения порядка внедрения инновационных решений возможны негативные последствия. Несоответствие инновационных решений описанным критериям целесообразности приводит избыточным или неэффективных инновациям, которые в свою очередь могут привести к неоправданным затратам и усложнению процессов эксплуатации пассажирского транспорта общего пользования.

В качестве примера можно привести установку аппаратов разовой продажи билетов за наличные средства в салоне транспортного средства, которые обладают следующими недостатками:

• -    низкая эффективность работы, так как процент пассажиров, оплачивающих проезд за наличные средства относительно мал из-за чего аппарат большую часть времени не используется;

• -    снижение вместимости ТС, из-за установки аппарата в салоне подвижного состава необходимо уменьшить количество посадочных мест или занять место на накопительной площадке;

• -    необходимость увеличения штата сотрудников для проведения инкассации на подвижном составе в сжатые сроки между сменами.

Дополнительный негативный эффект, в том числе на целесообразное решение, может оказать нарушение порядка внедрения. Наиболее часто встречающиеся нарушения связаны со следующими факторами:

• -    низкая подготовленность городской инфраструктуры к эксплуатации оборудования;

• -    сбои в работе оборудования из-за внедрения решений без опытной эксплуатации.

Указанные нарушения приводят к снижению эффективности эксплуатации БНСО, а также увеличению затрат на ввод в эксплуатацию инновационных решений из-за выявляемых в ходе эксплуатации недочётов.