Дороги будущего: развитие «умных» транспортных систем и внедрение ИИ

В своем приветственном слове заместитель министра транспорта России Андрей Никитин отметил, что на сегодняшний день без развития транспортной инфраструктуры и сети платных дорог сложно представить себе экономический рост, невозможна связанность территории. А цифровизация в дорожной сфере позволяет сократить, оптимизировать, улучшить те процессы, которые выявляются в ходе эксплуатации транспорта, поэтому важно, чтобы каждое принятое цифровое решение обуславливалось объективной задачей.

По его словам, сегодня локомотивом цифровизации транспортной отрасли России является Госкомпания «Автодор». И программа развития интеллектуальных транспортных систем – это не просто дополнение к комплексному развитию инфраструктуры, а неотъемлемая часть этого процесса. Один из ключевых проектов, реализованных при участии «Автодора», – беспилотные логистические коридоры.

«У этого проекта есть очень серьезная подоснова – это более 800 камер, детекторы транспорта, электронные знаки и табло, цифровой двойник и технологии искусственного интеллекта, которые позволяют значительно сократить время реагирования дорожных служб, обеспечить снижение количества ДТП, сокращение смертности, и, конечно, то сопровождение беспилотных систем, которое сегодня необходимо, – это система взимания платы, которая играет ключевую роль в финансировании дорожной инфраструктуры, это внедрение технологий автоматической оплаты проезда. Это все – сделано. Но, безусловно, впереди – самые интересные и важные задачи. Это задача обеспечения коммерческой эффективной перевозки грузов беспилотным транспортом. В 2026 году мы с вами пройдем всю беспилотную трассу от Казани до Санкт-Петербурга и важно, чтобы этот проект из пилотного превратился уже в обычный, постоянный и понятный процесс»

Он добавил, что основные задачи на будущее – это тиражирование успешного опыта «Автодора» в российских регионах и формирование стандартов цифровизации дорожной инфраструктуры.

«Я знаю, что коллеги в своей стратегии планируют выход на взаимодействие с регионами, важно, чтобы это взаимодействие шло в том числе и по пути цифровизации. Чтобы те проекты, которые будут делаться совместно, шли по самым высочайшим стандартам ГК «Автодор». Ну и, конечно, это опыт взаимодействия системы «ЭРЫ-ГЛОНАСС» для предиктивного выявления инцидентов. Его нужно масштабировать на другие трассы, нужно искать здесь возможности и проекты, связанные с эффективным обменом данных и интеграцией технологий»

Заместитель председателя правления по интеллектуальным транспортным системам и цифровизации ГК«Автодор» Виктория Эркенова рассказала, что внедрение ИТС на дорогах Госкомпании позволило до 20 % снизить количество ДТП, до 50 % сократить тяжелые последствия после аварий, на 15 % сократить время в пути и на 35 % сократить вредные выбросы в атмосферу.

«Есть особый показатель, который мне очень приятен. Мы с вами не просто создаем высокотехнологические решения, мы создаем экологические решения. Благодаря реализации «Свободного потока», нам с вами удалось сократить землю, которая отводится под строительство ПВП, а еще нам удалось сократить до 35 % выбросы, которые неизбежно бы были в случае изменения скоростного режима транспортных средств»

Спикер также поделилась планами на будущее. Во-первых, дорожники ставят стратегическую задачу по внедрению новых технологий, которые будут способствовать развитию нового вида транспорта, в том числе беспилотников. Во-вторых, стоит задача технологического суверенитета и импортозамещения. Третье – обеспечение информационной безопасности и кибербезопасность.

Едешь – плати

Генеральный директор ООО «Единый оператор» Марсель Нигметзянов рассказал про актуальные тренды развития ИТС России. По его словам, тренды формируются от тех проблем и вызовов, которые нужно решать. На сегодняшний день топ-5 актуальных проблем крупных городов – это расширение площади, загрязнение воздуха, рост населения, маятниковая миграция и снижение мобильности населения. На основании этого спикер выделил тренды развития транспорта в городах России и мира, которые сейчас наблюдаются: первое – индивидуальная мобильность, второе – автономный транспорт, третье – платные дороги внутри городов, а также платные объезды городов, четвертое – электрификация и экологичность (причем фокус – на общественном транспорте), пятое – искусственный интеллект.

«Ключевой тренд: едешь – плати! За кубометр воды мы платим, за киловатт электричества мы платим, за километры в обозримые 5-10 лет – будем платить»

Он добавил, что в России городами-лидерами по платным дорогам являются Москва (Московский скоростной диаметр и проспект Багратиона), Санкт-Петербург (Западный скоростной диаметр), Казань (Вознесенский тракт) и Рязань (путепровод через ж/д пути на улице Новоселковская). Кроме того, есть платные обходы городов, к примеру, Восточный выезд из Уфы в Республике Башкортостан, Северный обход Твери на трассе М-11 и обход Тольятти в Самарской области.

«Умные» дороги и автомобили: направления развития

Генеральный директор Фонда НТИ Вадим Медведев отметил, что сегодня транспортная отрасль развивается не только как дорога, но и как набор технологий. Экономика новых технологических решений имеет критическое значение – это то, что требует большого внимания, но первостепенным вопросом все же остается безопасность.

«Дорога сама по себе является набором современных технологий и частью большого проекта, над которым работает вся команда НТИ, наши партнеры, мы называем этот проект «Бесшовное небо». В этом смысле частью этого проекта являются «умные» машины, «умные» дороги, «умные» дроны, управление движением, космос, потому что все это живет сегодня как совокупность технологий, где одно без другого по-настоящему не является эффективным»

При развитии современных технологий в дорожно-транспортной отрасли особое внимание уделяется четырем направлениям. Первое – это важность связи: она должна быть надежной и высокоскоростной. В частности, уже сегодня ведется работа с рядом компаний, которые позволяют обеспечивать вещание на высокой скорости с российскими протоколами и решениями, в том числе и широкополосный интернет. Этот момент крайне важен для беспилотных авто: реакция на любую ситуация должна быть мгновенной, поскольку связь с задержкой на доли секунды может стать критическим препятствием для того, чтобы эта технология внедрялась.

«Второй ключевой момент – распределенные вычисления, размещение вычислительных мощностей, приближение к транспортным средствам. Конечно, сейчас тоже есть варианты, как это решить, но суть вытекает из первого моего тезиса – скорость обработки данных. Адаптация светофоров, которая должна происходить достаточно быстро, с учетом ситуации на дорогах, потому что от этого будет зависеть управление трафиком, а также оперативность реагирования на ЧС. Такие наработки продолжают развиваться, прежде всего в части использования элементов искусственного интеллекта»

Третий момент – важно не просто реагировать на возникшую ситуацию на автодороге, а уметь ее прогнозировать, предотвращать заторы, аварийные ситуации, повышая таким образом эффективность маршрутов. Для этого необходимо объединить все данные с камер и с радаров при автономном вождении в одно информационное поле. Это решение позволит сделать надежным и точным перемещение ТС без водителя. Четвертое направление – интеграция связи и радиолокации. Это современный подход, который позволяет одновременно и передавать данные, и сканировать окружающую среду, то есть видеть, где машина едет, в какой момент времени, что с ней происходит. Особенно это важно для взаимодействия автомобиля с инфраструктурой, которая размещена вдоль дороги, находится рядом в реальном времени.

Идет развитие и по таким направлениям: телематические транспортные информационные системы, интеллектуальная городская мобильность и транспортно-логистические услуги.

«Сейчас фонд НТИ организует работу по проведению научно-исследовательской работы, анализ вариантов реализации спутниковой компоненты для системы контроля управления высокомобильными беспилотными и роботизированными объектами, а также передачи целевой информации с учетом проектируемых российских спутниковых систем, то есть мы как раз хотим, чтоб это синхронизировалось между собой для обоснования наиболее перспективного варианта движения беспилотного ТС. А с помощью космической связи, мы уверены, будет улучшено загоризонтное управление любыми беспилотными системами, хоть на дороге, хоть в воздухе»

Квантовая связь в дорожной отрасли

Советник генерального директора по науке ООО «СМАРТС-Кванттелеком» Владимир Егоров в рамках сессии рассказал о перспективах применения технологии квантового распределения ключей в дорожной инфраструктуре. Квантовая связь – это новая инфраструктура симметричного шифрования, безопасность которой основана на том, что информация передается с помощью одиночных фотонов, которые в соответствии с законами квантовой механики необратимо меняются при попытке измерения, что делает перехват данных невозможным без обнаружения.

«Фотоны нельзя разделить, то есть отвести часть сигнала, нельзя скопировать, то есть усилить сигнал и куда-то его отвести, их нельзя повторно измерить, то есть сделать так, чтобы получатель и нарушитель получили одинаковую информацию. Это все основывается на фундаментальных закономерностях квантовой физики. В итоге мы получаем систему, которая генерирует криптографические ключи, которые перехватить в канале невозможно»

Для дорожной инфраструктуры есть несколько вариантов использования технологии квантового распределения ключей. Базовые, которые можно применять уже сейчас и которые пилотируются в «Автодоре», – это распределение квантовых ключей по оптическому волокну. Здесь можно защищать данные между соседними узлами связи одной автодороги, между разными дорогами и между центрами управления и мониторинга. Вся информация должна криптографически закрываться, поскольку она в незащищенном контуре безопасности. Также есть работы по атмосферной квантовой связи. Здесь уже ведется речь о связи между автомобилями, либо связи между автомобилем и дорогой. Дальняя перспектива – спутниковая связь, когда мероприятия можно будет проводить в масштабах страны.

ООО «СМАРТС-Кванттелеком», Университет ИТМО совместно с партнерами создали пилотный участок магистральной квантовой сети между Санкт-Петербургом и Москвой – об этом было доложено Президенту РФ Владимиру Путину. Кроме того, ОАО «РЖД» протянули квантовые сети до Казани, в 2026 году «дойдут» до Екатеринбурга. Как отметил Владимир Егоров, опираясь на этот опыт, можно думать о пилотировании проектов в автодорожной сфере.

В настоящий момент ГК «Автодор» участвует в эксперименте ООО «СМАРТС-Кванттелеком» по установке оборудования для квантовой защиты канала между двумя пунктами взимания платы (ПВП) в волоконно-оптической сети. Работа ведется на трассе М-11 «Нева», сроки реализации – с 5 мая по 30 июня. Это первый пилотный сегмент квантовых коммуникаций в автодорожной отрасли. Центральная задача – проанализировать текущую сетевую инфраструктуру Госкомпании, понять, какие есть схемы организации связи, какие могут быть схемы применения квантовых каналов и как это повлияет на безопасность, а также сделать технико-экономическую оценку таких пилотов.

«Подчеркну, что квантовая связь не подразумевает, что нужно выкинуть все старое и купить дорогущее новое. К существующей сети передачи данных добавляется нижний квантовый слой и шифраторы модифицируются так, чтобы получать по интерфейсу Ethernet просто ключи не с ключ-карты, которую человек доставляет, а с автоматизированной системы квантовой сети»

Цифровой радиоэлектронный идентификатор ТС

Транспондер уже стал привычным устройством, которое позволяет безостановочно проезжать автомобилям через пункты/рамки взимания платы на платных трассах. Это удобно, быстро и комфортно для водителей. При этом в настоящий момент идет работа по усовершенствованию данного устройства. Директор по телематическим системам ООО «НПП «ИТЭЛМА» Сергей Лагуткин рассказал про разработку встроенных транспондеров в автомобильную инфраструктуру – Цифровой радиоэлектронный идентификатор транспортного средства (ЦРЭИТС).

ЦРЭИТС – это программно-аппаратный комплекс для дистанционной идентификации транспортного средства, состоящий из компонентов, интегрированных в транспортное средство, придорожной инфраструктуры и программного обеспечения, выполняющий функции оповещения водителя о дорожной обстановке, оплаты услуг и др. Технической реализацией бортового оборудования и разработкой ПО занималось ООО «НПП «ИТЭЛМА», монтажом оборудования в ТС на конвейере – производители АО «АВТОВАЗ», «Группа ГАЗ», ПАО «КАМАЗ», АО «КАМА» (торговая марка «Атом»), а также китайские компании, координацией проекта и эксплуатацией оборудования – ООО «АВТОДОР-ПЛАТНЫЕ ДОРОГИ».

«Итак, что мы сделали совместно с нашими коллегами из «Автодора»? Была проведена большая инженерная работа. Мы «разбили» транспондер на высокочастотную и низкочастотную часть, грубо говоря – антенну и вычислитель. Вычислитель мы перенесли в блок телематических сервисов вместе со всей элементной базой. В итоге получили блок телематических сервисов, в который интегрирован ЦРЭИТС, идентификатор ТС, который благодаря высокочастотной антенне «смотрит», с одной стороны, в инфраструктуру платных дорог, с другой стороны, благодаря блоку телематических сервисов «смотрит» в Интернет и может подключаться к различным сервисам. А в низкочастотной части реализованы сервисы, привычные «Автодору»

Важно, что ЦРЭИТС является полностью отечественным решением. Интеграция низкочастотной части цифрового идентификатора произведена на единую печатную плату телематического блока ИТЭЛМА, а высокочастотная часть (внешняя антенна транспондера) подключена к блоку БТС. На сегодняшний день проведено несколько испытаний на инфраструктуре платных дорог – достигнут положительный результат.

Возникает вопрос – какие возможности появляются для водителя с использованием ЦРЭИТС? Первое – информация о ситуации на дорогах. Устройство отображает информацию о дорожной обстановке на экранах бортовых систем автомобилей и оповещает голосовыми подсказками об авариях, плохой погоде, заторах, ремонтных работах и многом другом. Второе – удобная оплата: устройство позволяет оплачивать услуги парковки, услуги MФЗ, заправку/зарядку, а также другие товары и услуги, не выходя из транспортного средства. Третье – поисковая метка. Приемо-передатчик предоставляет водителям уникальный способ взаимодействия с инфраструктурой скоростных дорог без использования спутникового позиционирования и расширенные возможности поиска транспортных средств в случаях угона.

«Блок при подъезде к пункту взимания платы может посмотреть в интернет с учетом средств аутентификации, которые встроены в низкочастотную часть транспондера, соединиться с личным кабинетом, выяснить, сколько там денег на счету, при необходимости – предложить пополнить. Это удобно для водителя, это улучшает безопасность. Устройство может «посмотреть» в бортовую систему машины и обнаружить, что осталось 20 % топлива, после чего предложить водителю через сервисы «Автодора» варианты ближайших заправок. <…> Если говорить о беспилотниках, то очень важно, что такое оборудование представляет независимый от спутниковых систем способ точного позиционирования на дороге. Это бесценно»

Какие бонусы для автопроизводителя? ЦРЭИТС обеспечивает комплексную идентификацию транспортного средства с помощью безопасного, зашифрованного протокола обмена. Автомобиль имеет не только VIN, в блоке телематических сервисов есть модем с идентификатором и привязанная к нему SIM-карта, также есть идентификатор транспондера, при желании к этой системе можно «привязать» и государственный регистрационный знак автомобиля. В результате, как отметил спикер, получается комплексная идентификация ТС, которая серьезно усложняет возможность фальсификации потенциальному злоумышленнику.

Кроме того, ЦРЭИТС дает рекомендации водителю о прохождении ТО в авторизованных сервисных центрах на основании данных о пробеге и геолокации машины, а также открывает возможность сбора и обмена статистикой с автопроизводителем об активности пользования в части инфраструктуры платных дорог, увязки с пробегом автомобиля и анализа Big Data.

Программное обеспечение усовершенствованного транспондера допускает выделение определенной области памяти устройства для автопроизводителя, который может создать и «привязать» различные внешние сервисы. Кроме того, у автопроизводителя появляется возможность развития собственных сервисов, включая оплату сторонних услуг в дилерских центрах. Наличие встроенного устройства, соединенного одновременно с архитектурой автомобиля и внешней средой позволяет осуществлять взаимодействие перспективного беспилотного транспорта с инфраструктурой платных дорог.

«Еще важный момент – имидж. По нашим сведениям, в мировой практике таких примеров нет. И проработав этот пилотный проект, мы увидели, какие колоссальные перспективы это несет. С имиджевой точки зрения, добавление такого блока в автомобиль делает его элементом общей инфраструктуры, которая включает в себя информационные сервисы, дорожную инфраструктуру и сам автомобиль. В комплексе это все увеличивает уровень безопасности, появляются очень большие имиджевые преимущества для производителя»

Стандартизация ИИ в транспортных системах

В 2019 году был создан Технический комитет по стандартизации № 164 «Искусственный интеллект» (ТК 164) с целью повышения эффективности работы по стандартизации в области ИИ на национальном и международном уровнях, куда входит и интеллектуальная транспортная система. Приоритетом данной программы является формирование национальной системы нормативно-технической документации в сфере ИИ, отвечающей положениям Соглашения Всемирной торговой организации по техническим барьерам в торговле и соглашениям в рамках Таможенного союза в сфере технического регулирования. По словам генерального директора ООО «Сорб Инжиниринг» Александра Виденева, в 2023 году начал функционировать Подкомитет ПК 03 «Искусственный интеллект в дорожно-транспортном комплексе» ТК 164 «Искусственный интеллект». В его состав вошла 21 организация.

«Основные задачи – это изучение мирового опыта, так как мы входим в технические комитеты и общаемся с зарубежными коллегами, перенимаем иностранный опыт, смотрим, что у них есть интересного, нового и применяем у себя. Дальше – это просветительская работа, которую мы тоже ведем в рамках подкомитета: общение с институтами, школьниками, студентами и т.д. И хотелось бы отметить, что в этом году в июне будет создан Межгосударственный технический комитет № 566 по ИИ, куда уже будут входить наши с вами соседи: Узбекистан, Таджикистан, Белоруссия и др., что в принципе расширяет наши возможности с точки зрения развития ИИ на транспорте»

Как сообщил Александр Виденев, в настоящий момент направлены предложения в программу национальной стандартизации на 2025 год по разработке трех стандартов: ГОСТ Р «Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Анализ качества дорожного покрытия», ГОСТ Р «Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы мониторинга функционального состояния водителя» и ГОСТ Р «Системы искусственного интеллекта в автомобильном транспорте. Мониторинг выброса вредных веществ в атмосферу».

Теперь – подробнее о каждом из стандартов. Автомобильные дороги являются зоной повышенной опасности, где даже незначительные дефекты покрытия могут привести к ДТП. Использование систем ИИ для анализа качества дорожного покрытия позволит автоматически собирать и обрабатывать большие объемы данных о состоянии полотна; своевременно выявлять повреждения и дефекты; прогнозировать потенциальные участки разрушений; планировать и оптимизировать ремонтные работы; снижать риск аварийных ситуаций и повышать уровень безопасности движения, а также избегать неоправданных затрат на ненужные или неэффективные ремонты. Планируется, что все эти вопросы будут регулироваться ГОСТ Р (ПНСТ) «Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Анализ качества дорожного покрытия». Внедрение стандарта поспособствует эффективному управлению дорожной сетью, повысит надежность инфраструктуры и обеспечит проактивный подход к обслуживанию дорог.

ГОСТ Р «Системы искусственного интеллекта на автомобильном транспорте. Системы мониторинга функционального состояния водителя» будет регламентировать методы оценки усталости водителей и принципы функционирования систем мониторинга функционального состояния. В стандарте выделены пять типов отвлекающих факторов, а также описаны соответствующие модели поведения и условия оповещения. Система DAMS (Driver Attention Monitoring System) должна включать, как минимум, мониторинг трех типов поведения: закрытие глаз (сонливость, потеря концентрации), неправильное положение головы (отвлеченность от дороги), ответы на телефонные звонки (использование гаджетов во время движения). Мониторинг этих параметров напрямую будет влиять на безопасность всех участников дорожного движения. Системы искусственного интеллекта на транспорте позволят оценивать функциональное состояние водителя – уровень усталости, концентрации внимания, эмоциональное состояние; предупреждать о возможных рисках; помогать водителю лучше контролировать свое состояние; снижать уровень стресса и повышать эффективность работы за счет объективной информации.

Еще один важный момент – вопрос экологии. Выброс вредных веществ в атмосферу является серьезной проблемой, которая негативно влияет на здоровье людей. В крупных городах автомобили выступают одним из основных источников загрязнения воздуха. Системы ИИ позволят мониторить выбросы вредных веществ и определять их источники, что поможет разрабатывать меры по снижению выбросов и улучшению экологической ситуации. Эти вопросы будет регулировать ГОСТ «Системы искусственного интеллекта в автомобильном транспорте. Мониторинг выброса вредных веществ в атмосферу».

«Хотелось бы отметить, что с 2022 года идут работы по стандартизации в ИИ с точки зрения испытания системы ИИ, что является, на мой взгляд, одним из самых важных, потому что нам надо все-таки убедиться в качестве работы того, что мы с вами напрограммировали, накодили. В 2023-2024 годах мы продолжали развитие стандартов по ИИ, они связаны с различными аспектами как высокоавтоматизированных ТС, так и, хочу отметить, с 2024 года у нас появились ГОСТы по высокоавтоматизированной строительной технике, потому что это следующий аспект, который у нас должен появиться за беспилотным автомобильным транспортом, за беспилотной логистикой. Это, по сути, беспилотная строительная техника, которая должна строить «умную» дорогу в том числе»

По его словам, планы по стандартизации на 2026 год расписаны – уже сейчас ведется работа по их реализации (в частности, что касается ГОСТ и ПНС). Спикер подчеркнул, что каждый стандарт стоит денег, а на его утверждение требуется, как правило, два года. За это время средняя стоимость стандарта составляет 20-25 млн рублей.

ООО «Сорб Инжиниринг» входит в состав технического комитета по стандартизации ТК 57 «Интеллектуальные транспортные системы» и технического комитета по стандартизации ТК 164 «Искусственный интеллект». В рамках своих полномочий компания участвует в рассмотрении проектов документов стандартизации и готовит отзывы по ним. В прошлом году было рассмотрено семь документов, в которых специалистами компании отмечено более 300 замечаний. Среди основных замечаний – низкое качество структуры и формулировок, что затрудняет применение документа на практике, недостаточная гармонизированность с другими действующими нормативными документами, неоднозначные или некорректные формулировки требований, отсутствие ссылок на регламентирующие документы, противоречия между разделами одного документа и нарушение норм русского языка.