Развитие городского пассажирского транспорта в условиях цифровизации

Цифровая трансформация транспортной сферы в целом обусловлена прежде всего интеграцией цифровых инструментов, среди которых ключевое место занимает интеллектуальная транспортная система (ИТС). Именно ИТС обеспечивает рост эффективности общественных перевозок и улучшение качества транспортного обслуживания населения. Внедрение ИТС в систему городского пассажирского транспорта (ГПТ) в настоящее время становится объективной не- обходимостью, поскольку это позволяет перевести транспортное обслуживание из разряда хаотичного и непредсказуемого в категорию управляемого и качественного сервиса, делая городскую среду более комфортной для жизни. В данном контексте ИТС выступает в роли управленческой структуры, функционирующей на базе цифровых технологий, она не только аккумулирует и перерабатывает информацию, поступающую от всех участников транспортного процесса, но и самостоятельно вырабатывает рациональные решения, направленные на оптимизацию работы ГПТ. Практика применения ИТС в ряде регионов уже продемонстрировала положительный социально-экономический эффект, который выражается в сокращении временных затрат пассажиров, повышении пропускной способности магистральных улиц, уменьшении негативного воздействия на окружающую среду и снижении интенсивности заторов. Вместе с тем, несмотря на инновационный характер ИТС как подхода к управлению ГПТ, ее распространение до сих пор носит фрагментарный характер. Указанное обстоятельство обусловило актуальность настоящего исследования, цель которого заключается в разработке научно-методических положений, касающихся внедрения, эксплуатации и определения перспектив ИТС в практической деятельности ГПТ.

Методы и материалы исследования

Для обеспечения эффективной работы ГПТ на базе ИТС требуется четкое понимание сущности данного цифрового инструмента, а также выработка эволюционного и стратегического видения, определяющего направления его дальнейшего развития. В связи с этим в работе применялись общенаучные методы познания, теоретические и аналитические приемы системного и функционального анализа. Фактологическую базу исследования составили, с одной стороны, практические результаты функционирования реально эксплуатируемых аппаратнопрограммных комплексов и данные об их фактической отдаче, а с другой — экспертные аналитические материалы в области ИТС. Кроме того, для оценки степени удовлетворенности пользователей услугами ГПТ был проведен социологический опрос населения.

Результаты исследования

Транспортная система города Улан-Удэ — это типичная для российского регионального центра система, где ее основной составляющей является городской пассажирский транспорт (ГПТ), представляющий собой комплекс транспортных средств и дорожной инфраструктуры, предназначенный для перевозки пассажиров в пределах городской черты, пригородной зоны по установленным маршрутам. К основным видам ГПТ можно отнести автобусы, маршрутное такси, трамвай, каршеринг, электрички, такси. Пассажирооборот Улан-Удэ характеризуется стабильно высокой концентрацией на автобусном сообщении. Краткая характеристика видов транспорта ГПТ дана в таблице 1.

Транспортная система города испытывает значительные пиковые нагрузки, которые усугубляются проблемами с пропускной способностью улиц и износом инфраструктуры. В принципе ГПТ со своей задачей справляется, но как большинство таких систем сталкивается с классическими проблемами, к которым можно отнести:

– пиковые нагрузки в часы «пик» (утром и вечером), особенно на маршрутах, связывающих спальные районы с центром города;

– пробки, от которых страдает город, что ведет к сбою в расписании движения общественного транспорта;

– износ парка, большая часть подвижного состава ГПТ остается старой, что ведет к нарушению безопасности движения;

– неравномерность охвата, некоторые новые микрорайоны испытывают дефицит удобных транспортных связей;

– повышение тарифов за счет инфляции, износа, роста цен на топливо и т. д.

Основные виды ГПТ

Таблица 1

№	Виды транспорта	Характеристика	Преимущества
1	Автобус	Общая протяженность городских маршрутов составляет 1 200 км: 53 действующих маршрута; 14 садово-дачных маршрутов, На 2025 год — 350 автобусов большой и средней вместимости и 1 370 автобусов малой вместимости, 80 % общего пассажирооборота города	Разветвленная маршрутная сеть, полностью покрывает территорию города, высокая маневренность, относительная доступность для пассажиров с разным уровнем дохода
2	Маршрутное такси	Промежуточный вид между автобусом и такси. Работают на тех же маршрутах, что и автобусы, но с более гибким графиком	Более высокая по сравнению с автобусом скорость доставки, повышенная комфортность
3	Трамвай	В Улан-Удэнской агломерации функционирует 6 трамвайных маршрутов Рельсовый транспорт с выделенной линией	Экологический и устойчивый к заторам вид транспорта, высокая провозная способность
4	Такси	В городе представлены все крупные федеральные агрегаторы (Яндекс GO, Ситимобил, а также множество местных таксопарков и частных водителей. Обеспечивает индивидуальную перевозку от «двери до двери»	Высокая комфортность, возможность вызова в любую точку города через мобильные приложения, цифровизация процесса (отслеживание авто)
5	Каршеринг	В городе работает каршеринговая компания («Яндекс Драйв»). Зона сервиса часто ограничена центральными районами. Оплата почасовая, поминутная, включает топливо, страховку	Отсутствие необходимости владения собственным автомобилем, удобство коротких поездок, интеграция с навигационными системами

Эти проблемы решаются городом, так, в 2026–2028 гг. планируется поступление более ста новых автобусов за счет национального проекта «Инфраструктура для жизни», а также за счет дальневосточной субсидии, которые будут работать на городских и пригородных маршрутах. Также за этот же период будут осуществлены строительство и реконструкция автомобильных дорог города и дорож- ной инфраструктуры в целом. Периодически поднимается вопрос о строительстве трамвайных путей, развитии монорельсового транспорта и т. д.

Одной из сильных сторон ГПТ является информационное обеспечение и контроль. Для отслеживания работы транспорта в реальном времени используются мобильные приложения «Умный транспорт», «2ГИС» и портал its03.ru, а контроль за соблюдением графика осуществляется с помощью ГЛОНАСС — мониторинга через Центр управления дорожного движения (ЦУДД). На остановках размещены электронные табло с информацией о прибытии транспорта, что соответствует современным тенденциям «умного города», влияющим на комфорт для пассажиров. Данный факт в целом свидетельствует о высоком уровне цифровизации, которая стала в настоящий момент вектором развития транспортной отрасли. Сам процесс цифровизации в системе ГПТ сопровождается внедрением ИТС, которая представляет собой технологическую платформу, аккумулирующую в себе современные цифровые сервисы, информационные технологии, средства связи, телематическое оборудование, управляющие алгоритмы в единый контур. Ее функционал — на основе коммуникационных и управленческих решений в автоматическом режиме максимально эффективно регулировать и управлять системой ГПТ. Целевыми ориентирами ИТС является повышение безопасности, эффективности перевозок, обеспечение качества и комфортности транспортного обслуживания городской среды. Функционально ИТС охватывает три крупные области: управление дорожным движением, управление общественным транспортом, управление дорожной инфраструктурой (табл.2).

Функциональные области ИТС

Таблица 2

№	Область	Функциональное содержание
1	Регулирование транспортных потоков	Светофорное управление с самонастройкой, автоматическое выявление пробок и аварийных ситуаций
2	Контроль и регулирование над работы общественного транспорта	Отслеживание передвижения автобусов и трамваев онлайн, вычисление прогнозируемого времени прибытия на остановку, обеспечение приоритетного проезда на перекрестках
3	Оповещение пассажиров	Информационное табло на остановочных пунктах, приложения для смартфонов с данными о движении маршрутов и возможных задержках
4	Содействие водителям	Связь бортового оборудования транспортных средств с дорожной инфраструктурой, постоянный прием и передача сведений об остановках на трассах

В технической архитектуре ИТС выделяется три основных компонента:

– подсистема мониторинга транспортных потоков (сбор первичных данных с УДС);

– подсистема мониторинга пассажирских перевозок (отслеживание подвижного состава и пассажиропотоков);

– интеграционная платформа (мозговой центр, обеспечивающий аналитику и управление).

Полученные в улан-удэнской агломерации итоги внедрения ИТС сгруппированы в таблице 3 (количественные и качественные показатели).

Таблица 3

Итоги применения ИТС в системе ГПТ улан-удэнской агломерации

№	Показатели	Содержание
1	Количественные:	проведена модернизация 86 регулировочных объектов (светофоров), оснащенных новыми контроллерами для дистанционного управления
		размещено 150 камер кругового обзора, 232 датчика фиксации транспорта и 120 электронных табло
		запущено профильное программное обеспечение, содержащее модули для настройки светофоров, слежения за параметрами движения и метеонаблюдения
2	Качественные	внедрена практика «зеленых коридоров» (синхронизация работы нескольких светофоров через удаленную перенастройку режимов)
		используется аналитика крупных массивов информации (Big Data) для обработки сведений о скорости, плотности и маршрутах потока
		на отдельных перекрестках работают новые алгоритмы, подстраивая фазы светофора в реальном времени под фактическую загруженность
		действует система автоматического распознавания ДТП и нештатных ситуаций, которая уменьшает время прибытия спецслужб и аварийных комиссаров в два раза
		созданы единые центры обработки данных (ЦОД) и управления движением (ЦУДД)
		намечены в перспективе стопроцентный охват магистралей датчиками транспорта, добавление в интеграционную платформу блока прогнозирования и моделирования

Несмотря на явный и видимый социально-экономический эффект от внедрения ИТС в систему ГПТ, связанный с экономией времени пассажиров, снижением эксплуатационных и повышением уровня кибербезопасности, расширением мощностей ЦОД, перевозок, сокращением ущерба от ДТП, тем не менее существует ряд системных проблем, которые мы разделили на несколько групп:

• 1.    Институциональная разрозненность, которая связана с отсутствием единой вертикали управления процессом внедрения ИТС на муниципальном, региональном и федеральных уровне. При этом функции сбора, обработки и анализа данных распределены между несколькими ведомствами: департаментом транспорта, ГИБДД, муниципальными предприятиями, перевозчиками. Это приводит к дублированию информации, несовместимости форматов данных и отсутствию оперативного обмена информацией между службами.

• 2.    Финансовые ограничения и несовершенство механизмов ГЧП. Внедрение ИТС требует значительных инвестиций, что в условиях сложившейся ситуации становится проблематичным. Существующие механизмы ГЧП ориентированы преимущественно на строительство инфраструктуры, но не на внедрение «умных» сервисов.

• 3.    Кадровый дефицит в сотрудниках, которые должны обладать компетенциями в области анализа больших данных, машинного обучения и программирования.

• 4.    Низкий уровень цифровой зрелости транспортных предприятий. Большинство перевозчиков использует устаревшие системы диспетчеризации и не готовы представлять данные в структурированном виде.

Важно отметить, что эти проблемы являются системными, взаимозависимыми и только экстенсивным путем невозможно решить эти проблемы. Требуется переход от «очаговой автоматизации» к управляемому развитию ИТС как целостной системы. Таким инструментом управления развитием выступает концепция уровней зрелости ИТС. Каждый уровень зрелости задает требования не только к техническому оснащению, но и к организационной структуре, кадровому обеспечению, интеграции участников.

Дальнейшие перспективы развития ИТС, на наш взгляд, во многом зависят от степени ее зрелости, которая, в свою очередь, находится в прямой зависимости от уровня охвата городского территориального планирования цифровыми инструментами. В связи с этим авторами была разработана классификация зрелости ИТС (табл. 4).

Градация степеней цифровой зрелости ИТС

Таблица 4

№	Требования к оснащению
Первый уровень (базовый)	– внедрение адаптивных алгоритмов работы светофоров (охват не менее пятой части от всех регулируемых перекрестков) – применение технических устройств для замера параметров дорожного движения (охват не менее 40% УДС) – наличие модуля наблюдения за транспортным потоком – функционирование объединяющей программной платформы (ЦОД)
Второй уровень (продвинутый)	– работа центрального узла управления движением и ситуационного центра – создание объединяющей программно-аппаратной платформы – наличие ситуационного центра (ЦУДД) и центра мониторинга
Первый и второй уровни отличаются между собой объемом внедренных технических средств
Третий уровень интегральный (высший)	а)    Цифровой двойник транспорта, представляющий собой единую централизованную платформу, агрегирующую состояние всех объектов ГПТ в реальном времени б)    Искусственный интеллект для прогнозирования заторов ЛТП и пассажиропотоков

в)    Big Data для планирования позволяет провести анализ данных для оптимизации маршрутов и планирования инфраструктуры г)    Технология V2X — Объединение транспорта, инфраструктуры и людей в единую сеть д)    Концепция «Мобильность как услуга» (MaaS) — Совмещение транспорта на одной цифровой платформе с единым приложением е)    Беспилотный транспорт (БП), создание цифрового центра управления БП ж)    Интеллектуальные парковочные пространства — динамичное ценообразование, автоматизация парковочных мест з)    «Зеленое развитие» — поддержка экологических видов передвижения, стимулирование экологических видов транспорта, минимизация углеродного следа

Каждая последующая ступень развития ИТС позволяет последовательно преодолевать определенные группы системных ограничений:

• –    затруднения, связанные со сбором и начальной обработкой информации (отсутствие датчиков, видеокамер, навигационных приемников ГЛОНАСС / GPS, недостаточный уровень цифровых навыков у персонала — снимаются при выходе на первую (начальную) ступень зрелости. На данном этапе устанавливаются приборные средства фиксации и формируется базовая инфраструктура для отслеживания дорожной обстановки;

• –    проблемы координации и управления (разрозненность ведомств, отсутствие централизованного реагирования на ДТП и ЧС, невозможность удаленного управления светофорами, отсутствие интеграции с перевозчиками) устраняются при достижении второго уровня зрелости. На этом уровне создаются Центр управления дорожным движением (ЦУДД), интеграционная платформа, подсистема диспетчеризации;

  – стратегические ограничения (отсутствие прогнозных моделей, невозможность сценарного моделирования, разрозненность видов транспорта, низкая адаптивность к изменениям) преодолеваются на интегральной (высшей) ступени. На этом уровне внедряются цифровой двойник, искусственный интеллект для прогнозирования, технологии V2X, платформа MaaS и т. д.

Предлагаемые уровни зрелости — это не только самостоятельная классификация, а инструментарий решения проблем. Движение от первого уровня к интегральному — это последовательное закрытие проблем ГПТ, начиная с самых простых и заканчивая сложными (системными). Для наглядного представления данной логики авторами составлена матрица соответствия (табл. 5), которая показывает, какая группа проблем и через какие конкретно механизмы устраняется при достижении каждого уровня зрелости.

Логика, заложенная в предлагаемой классификации уровней зрелости как инструмента решения проблем внедрения ИТС в ГПТ, заключается в следующем методологическим выводе: нельзя перейти на следующий уровень зрелости, не решив проблемы предыдущего уровня. И наоборот — если в регионе не устране- ны проблемы координации (второй уровень), нельзя заявлять о «цифровой экосистеме» (интегральный уровень), поскольку фундамент под ней отсутствует.

Соответствие уровней зрелости ИТС и решаемых проблем

Таблица 5

Уровень зрелости	Проблемы	Механизм решения
Первый уровень	– отсутствие данных о транспортных потоках – отсутствие данных о местоположении ГПТ – невозможность мониторинга в реальном времени – низкая цифровая грамотность водителей – отсутствие единого формата данных	– установка детекторов транспорта, камер видеофиксации, ГЛОНАСС / GPS-трекеров на подвижной состав – внедрение базового ПО сбора и хранения данных
Второй уровень	– разрозненность ведомств (ГИБДД, транспорт, муниципалитет) – отсутствие централизованного реагирования ДТП и ЧС – невозможность удаленного управления светофорами – отсутствие интеграции с перевозчиками – дублирование информации	– создание Центра управления дорожным движением и Центра обработки данных – внедрение интеграционной платформы, агрегирующей данные со всех источников – запуск подсистемы диспетчеризации и адаптивного светофорного управления
Интегральный уровень	– отсутствие прогнозов заторов, пассажиропотоков, ДТП – невозможность моделирования транспортных потоков – разрозненность видов транспорта – отсутствие единого приложения для пассажиров – низкая адаптивность к изменениям (погодные условия, аварии) – невозможность интеграции беспилотного транспорта	– создание цифрового двойника улично-дорожной сети и транспортных потоков – внедрение искусственного интеллекта для кратко- и среднесрочного прогнозирования – пилотное внедрение V2X – разработка экологических маршрутов

Таким образом, выполненная оценка состояния функционирования городского пассажирского транспорта в условиях применения цифрового инструмента — интеллектуальной транспортной системы — позволила охарактеризовать сложившуюся систему отслеживания и регулирования дорожного движения. Архитектура ИТС на материале улан-удэнской агломерации демонстрирует модульный подход к развертыванию программно-аппаратных комплексов. Их работа подтвердила социально-экономическую эффективность: сокращение времени поездок, снижение эксплуатационных издержек, уменьшение ущерба от аварийности. Достигнутая в настоящий момент ступень цифровизации ИТС соответст- вует первому и второму рангам зрелости ИТС. Вместе с тем с эволюционной природой цифровых преобразований возникает объективная необходимость принципиально иных высокотехнологичных подходов. Значение ИТС выходит далеко за рамки повышения комфорта и безопасности передвижения. По сути она превращается в один из ведущих катализаторов цифровой трансформации всей транспортной системы. В данном исследовании авторы предлагают комплексный научно-методический подход к развитию ИТС в системе ГПТ, заключающийся в выделении уровней зрелости ИТС. В отличие от существующих подходов, ограничивающихся охватом улично-дорожной сети детекторами и светофорным управлением, интегральный уровень предполагает создание единой цифровой транспортной экосистемы, способной упорядочить и оптимизировать процессы моделирования всей системы ГПТ.

Как изменится конфигурация ИТС, как будет создаваться цифровой двойник, как будут осуществляться прогнозирование и транспортное моделирование представляются авторам направлениями дальнейших исследований в части развития сложной высокоорганизованной системы ГПТ на основе внедрения интегрированного уровня зрелости ИТС.