Кооперативные ИТС - обзор

Под "кооперативными интеллектуальными транспортными системами" (ИТС) понимаются технологии и стандарты взаимодействия транспортных средств друг с другом (V2V) и с инфраструктурой (V2X). Идея возникла в автомобильной промышленности и была направлена на повышение безопасности дорожного движения. Однако, используя те же стандарты, можно реализовать ряд функций и решить различные задачи по управлению дорожным движением. Мартин Франке, менеджер SWARCO по производству кооперативных ИТС в Германии, подготовил обзор таких систем.


Предоставление приоритета оперативным службам


Сообщение, отправляемое транспортными средствами, имеющими особые права, во-первых, информирует других участников дорожного движения о приближении автомобиля оперативной службы экстренной помощи, обеспечивая освобождение полосы для его движения, а во-вторых, запускает определенную программу на регулируемых перекрестках, переключая светофоры на зеленый сигнал в направлении движения автомобиля оперативной службы. Таким образом, водитель знает, что въезд на перекресток безопасен, и его путь не будут пересекать другие транспортные средства или пешеходы.


Предоставление приоритета общественному транспорту


В связи с реорганизацией специальной мобильной наземной радиосвязи требуются изменения в системе связи между общественным транспортом и системами светофоров. Здесь тоже можно использовать кооперативные ИТС: во-первых, они также могут отправлять сообщения по стандарту R09.16 VDV и применять современные технологии и планирование в системах светофоров. Во-вторых, кооперативные ИТС одновременно дают возможность отслеживать движение транспортного средства до светофора, адаптировать фазу светофора и посылать транспортному средству сигнал обратной связи.

Улучшение информирования участников дорожного движения


С помощью кооперативных ИТС можно передавать информацию о текущих и предстоящих сигналах светофора, например, прогноз зеленой волны. Если участники дорожного движения знают о своей индивидуальной зеленой волне, это позволяет экономить энергию, значительно снизить загрязнение воздуха и сократить количество остановок, что в свою очередь создает положительный имидж города. Кроме того, создаются более привлекательные условия движения для велосипедистов и других участников дорожного движения.


Предупреждение об опасностях


Точно так же, как предупреждающие плакаты показывают зоны дорожных работ на автомагистралях посредством кооперативных ИТС, эту технологию можно использовать на всей дорожной сети для предупреждения об опасностях, таких как гололед или сильный дождь, и делать это даже в отсутствие мобильного Интернета.


Идентификация и подсчет транспортных средств и измерение интенсивности дорожного движения


Помимо выборочной локальной идентификации, кооперативные ИТС способны каждую секунду отслеживать оборудованные транспортные средства на определенном расстоянии (до нескольких сотен метров). Это позволяет получать в режиме реального времени статистику по времени ожидания, количеству остановок, длине заторов, условиях поворотов на перекрестках и определению скорости. Помимо приведенных примеров существуют и другие возможности использования кооперативных ИТС для повышения безопасности и эффективности управления дорожным движением.

Технология


Системная технология состоит из нескольких структурных элементов. Стандартизированы ключевые элементы, такие как форматы сообщений или каналы связи. На рынке представлены необходимые устройства, программное обеспечение и способы их интеграции в существующие технологии. Наиболее важные элементы перечислены в следующем обзоре:

Стандартные сообщения

  • CAM: «Cooperative Awareness Message (Сообщение о совместном информировании)» (ETSI EN 302 637-2) описывает положение, скорость и направление транспортного средства. Сообщение регулярно отправляется транспортными средствами с частотой от 1 до 10 Гц. Дополнительным содержимым являются, например, сообщения R09.16 или «включен синий проблесковый фонарь».
  • DENM:«Decentralized Environmental Notification Message (Децентрализованное оповещение об окружающей среде)» (ETSI EN 302 637-3) описывает кодировку предупреждений об опасности.
  • IVI: «In-Vehicle Information (Бортовая информация транспортного средства)» (ISO 19321) регулирует кодирование дорожных знаков, включая, например, динамические указатели ограничения скорости.
  • SPAT/MAP (SAE-J2735 and ISO 19091): «Signal Phase And Timing (Определение фазы и длительности сигнала)» может включать как текущий статус сигнала, так и его прогноз. При сравнении со стандартизированным описанием топологии перекрестка (MAP) становится ясно, к какой группе светофоров или порядку движения относится сигнализация. MAP отображает полосы движения и стоп-линии в виде координатных точек. Как и другие сообщения, SPAT/MAP можно отправить локально (полезно для приложений, требующих очень точной и надежной информации о сигналах) или через Интернет (для распространения прогнозов в определенных целях, например, время ожидания на перекрестке, контролируемом светофором).


Каналы связи


Первоначально кооперативные ИТС разрабатывались для локальной связи («ближнего действия»). В установленном во всем мире диапазоне частот 5,9 ГГц транспортные средства и инфраструктура могут связываться друг с другом напрямую. Мобильная сеть для этого не требуется. Модем, необходимый для такого рода связи, является частью придорожного блока, который добавляет кооперативные ИТС к дорожной инфраструктуре. На транспортном средстве может быть дополнительно установлено соответствующее оборудование. В VW Golf 8 оно уже входит в стандартную комплектацию. Система связи ближнего действия первого поколения называется «ETSI ITS G5» или «802.11p». Новое поколение средств связи ближнего действия выходит на рынок под названиями «C-V2X» или «PC5». Некоторые автопроизводители планируют оснастить свои автомобили этой технологией, используя встроенные чипсеты для мобильной связи C-V2X и 5G.
Кроме того, созданные сообщения можно передавать через Интернет. После этого полученную информацию можно передать участникам дорожного движения по мобильной связи. Мобильная связь 5 поколения обещает большую пропускную способность и защищенные сети с гарантированной доступностью и высокой скоростью локальной обработки данных («Mobile Edge Computing»). Уже сегодня, а тем более в будущем, это будет важным технологическим структурным элементом современного сетевого управления дорожным движением.

Новые роли и задачи, дополнительные возможности


Просто приобретая и устанавливая новое оборудование, можно в лучшем случае получить лишь часть преимуществ. Оператор транспортной системы дорожного движения обязан понимать свою роль и связанные с ней новые задачи и должен участвовать в подготовке технологической трансформации. Это также подразумевает накопление знаний о подключенных системах, ИТ-безопасности и защите конфиденциальности с точки зрения Общего регламента по защите данных (GDPR), критически важных инфраструктур или ISO 27001.
У операторов транспортных систем есть хорошая отправная точка для участия в создании новых приложений и тем самым - в обеспечении их качества. Так, например, у каждого планировщика дорожного движения имеется в распоряжении план перекрестка и соответствующая программа работы светофоров и их групп. Из этого он может довольно легко создать MAP. Сервисы навигационных карт не способны обеспечить такой уровень информированности, качества и актуальности. MAP также является основой для новых функций. Можно обработать количество транспортных средств, въезжающих на перекресток (возможно, даже с точностью до полосы движения), их ожидаемое время прибытия и присутствие пешеходов и велосипедистов. Таким образом, планировщику стоит создать и поддерживать MAP, поскольку это требует незначительного времени и усилий. Информацию о программе светофоров также можно обработать для прогнозирования переключения светофора. Кроме того, доказано, что даже при динамическом и адаптивном управлении в очень многих случаях можно создать точный прогноз. На примере различных сценариев мы видим, что информация о предстоящем переключении светофора полезна для энергосбережения и эффективного управления дорожным движением.
Неудивительно, что внедрение этой функции напрямую за счет транспортной технологии и локально на перекрестке позволяет улучшить результаты. При определенных условиях можно также создать централизованный прогноз. В некоторых случаях это помогает быстрее охватить всю территорию. Тех, кто еще не принимал иили почти не принимал участие в таких разработках, система часто ошеломляет. За десять лет разработки накоплен большой объем знаний и опыта в области кооперативных ИТС. Пришло время применить их для ответственного проектирования 


Прочитайте нашу брошюру

Скачайте ее прямо сейчас!