Позитивные изменения в облике мирового транспорта в 21 веке сопровождаются рядом негативных последствий, к числу которых относятся рост энергопотребления и отрицательного влияния на окружающую среду, постоянно растущие задержки людей и грузов на всех видах транспорта, которые связанны не столько с объективным недостатком мощностей транспортной инфраструктуры, сколько с низким уровнем организации и управления транспортными потоками. Масштабы и значимость этих проблем оцениваются как стратегические вызовы национального и даже континентального масштаба.
Все эти негативные последствия противоречат принципам устойчивого развития, которое комиссия ООН по устойчивому развитию определила как развитие общества, позволяющее удовлетворять потребности нынешних поколений, не нанося при этом ущерба возможностям, оставляемым в наследство будущим поколениям для удовлетворения их собственных потребностей [1]. Комиссией ООН были также определены различные аспекты обеспечения принципов устойчивого развития, среди которых важнейшие – принципы устойчивого развития территорий, поскольку урбанизация является одним из ключевых факторов, влияющих на развитие современного мира.
На международном семинаре, посвященном устойчивому развитию городских транспортных систем, заведующая отделом «Научное обеспечение развития транспортного комплекса города» ГУП «НИиПИ Генплана Москвы», кандидат технических наук, Елена Боровик отметила, что с философской точки зрения транспорт представляет собой двойственное и противоречивое явление, поскольку только сфера транспорта одновременно относится и к производительным силам общества, и одновременно к сфере обслуживания [2].
Транспорт позволяет выявить механизмы жизнедеятельности человека, способствуя пониманию градостроительных, социальных и других процессов. Однако транспорт отнимает у горожанина бесценный и невосполнимый ресурс – жизнь. Последние исследования НИиПИ Генплана Москвы показали, что в транспорте человек проводит уже не 2 ежедневных нормированных часа, а до 4–6 часов. И если власти города не могут добиться, чтобы человек добирался от дома до работы за 5, 15 или 30 минут, то надо создать ему комфорт и в общественном транспорте, и в личном автомобиле.
Существуют и рассматриваются несколько направлений перечисленных проблем, в том числе стратегий обеспечения устойчивой городской мобильности. Это и увеличение объемов финансирования транспортной сферы, и системный комплексный подход к разработке стратегии развития транспортной системы, и внедрение новейших технологий в транспортной сфере, и даже работа по изменению устоявшегося мнения о виновности проектировщиков в существовании транспортной проблемы.
Решение, найденное на сегодняшний день Мировым транспортным сообществом, состоит уже не в создании систем управления транспортом, а в проектировании и реализации таких транспортных систем, в которых средства связи, управления и контроля изначально встроены в транспортные средства и объекты инфраструктуры. В таких системах возможности управления (принятия решений) на основе получаемой в реальном времени информации должны быть доступны не только операторам, осуществляющим управление транспортом, но и всем участникам дорожного движения. Задача такой системы – интеграция взаимодействия всех участников дорожного движения: люди – транспортная инфраструктура – транспортные средства, с максимальным использованием новейших информационно-управляющих технологий. В последнее десятилетие словосочетание «Интеллектуальные Транспортные Системы» (Intelligent Transport Systems) и соответствующие аббревиатуры – ИТС, ITS – стали обычными в стратегических, политических и программно-целевых документах развитых стран.
К настоящему времени ситуация в России такова, что назрела необходимость в создании интеллектуальной транспортной системы, соответствующей сценарию инновационного развития, вектор которого задан Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года [3]. Учитывая высокие темпы внедрения инновационных технологий и насущную потребность для страны в более эффективном использовании транспортного ресурса при одновременном снижении отрицательных последствий автомобилизации и сокращении людских потерь, очевидным путем развития является координация действий всех заинтересованных сторон в развитии и продвижении ИТС.
Если систематизировать все меры, которые сейчас направлены на повышение безопасности функционирования транспортной системы, то схема будет выглядеть так, как показано на рис. 1.
Рис. 1. Меры по обеспечению безопасности дорожного движения
Если проанализировать документы и разработки в области ИТС, то можно найти различия в понимании самого термина. Как правило, одна группа авторов рассматривает ИТС как способ интеллектуализации управленческих мер по упорядочению дорожного движения. Причем в большинстве случаев меры направлены не на реализацию принципа «обратной связи», а на оповещение участников движения, в лучшем случае – контроль нарушений и реагирование в виде принятия мер фискального характера. Вторая группа авторов рассматривает ИТС как способ «интеллектуализации» самого автомобиля. Хотя существует и другой термин – ИБС (интеллектуальные бортовые системы).
В мировой практике определены пять основных групп пользователей ИТС: водители, пешеходы и велосипедисты, пассажиры общественного транспорта, перевозчики, транспортные операторы и службы эксплуатации транспортной инфраструктуры. Как видно из указанного перечня, ни об автомобиле, ни об инфраструктуре (дороге) вообще не идет речи, в то время как эти две составляющие как раз и создают проблемы.
Сам по себе автомобиль как техническую систему имеет смысл рассматривать как составляющую системы «автомобиль – водитель – окружающая среда – сервис» в контексте его взаимодействия с различными подсистемами, которые реализуют мероприятия по его безопасной эксплуатации (рис. 2).
В этом смысле назначение ИБС должно сводиться не только к информированию водителя, но и к оповещению других подсистемы, отвечающих за его безопасность в случае возникновения непредвиденных ситуаций, которые могут привести к проблемам для других участников движения.
Рис. 2. Решения, позволяющие повысить безопасность автомобиля
Усложнение конструкции автомобиля, его все большая интеллектуализация, упрощая процесс эксплуатации, создает проблемы с сервисным сопровождением. Сервисным центрам необходимо не только постоянно совершенствовать процессы, обучать персонал, закупать новое оборудование, но и для новых моделей изучать статистические данные по преждевременным отказам, для того чтобы прогнозировать вероятность и время их наступления.
Для решения этих проблем необходима интеграция ИТС и ИБС автомобиля. Тенденции совершенствования ИБС современных автомобилей характеризуются появлением нетрадиционных для автомобиля систем автоматического управления, таких как электронная система управления двигателем (ЭСУД), системы сбора и обработки неисправностей и ряда других. Все они предназначены для повышения безопасности потребителя и удобства управления автомобилем.
Главной изюминкой бортовых компьютеров для автомобилей Сузуки является возможность проводить диагностику машины, и при этом не подключаться к диагностическому разъему. Компьютер Verona 4.2 можно установить на любой инжекторный автомобиль, работающий на бензиновом топливе, который сохраняет данные о 80 последних поездках, которые группируются по датам, при этом на экран компьютера выводится полная информация за сутки. Это позволяет водителю определить наиболее экономичный ежедневный маршрут. Устройство включает в себя функцию, сходную с действиями стрелочного тахометра, и отображает точную информацию об оборотах двигателя, может комплектоваться датчиком температур и напряжения бортовой сети [4].
На выставке CES-2012 были представлены технологии, которые будут определять нашу жизнь в будущем. Одна из них – интеллектуальная система управления автомобилем DICE от Mercedes-Benz. DICE (Dynamic & Intuitive Control Experience) представляет собой интерактивную панель, обладающую функцией жест-контроля которая появится вместо современной приборной панели автомобиля. Основные функции, которые будут возложены на эту панель, – это получение дорожной и технической информации, а также сведений об интересных местах по маршруту движения.
Еще один пример – система управления EMIRAI, разработанная Mitsubishi, которой будут обладать машины через 10 лет. В основе этой системы управления лежит превращение приборной панели автомобиля в единый экран задней проекции, на который будет транслироваться вся информация о машине, необходимая водителю. Причем человек сам сможет запрограммировать, какие именно параметры он хотел бы видеть [5].
Для интеграции деятельности всех составляющих ИБС, а также накопления и вывода информации служит электронный блок в ее составе [6]. Несколько приведенных примеров о направлении конструкторской мысли по пути совершенствования одного из основных потребительских свойств автомобиля – комфортности в управлении – свидетельствуют о том, что, стремясь создать «совершенный автомобиль», производители не задумываются о том, что усложнение конструкции и повышение технических характеристик многократно увеличивает вероятность возникновения проблем при его эксплуатации и сервисе. Снизить риск возникновения аварийных ситуаций может ИБС, которая должна обеспечить реализацию обратной связи между водителем, сервисной станцией и заводом-изготовителем (рис. 3).
Рис. 3. Схема организации информационных потоков с использованием ИБС
При этом должны решаться следующие задачи:
- оповещение ближайших станций обслуживания или служб экстренного реагирования о неисправности и связанном с ней ДТП [7];
- накопление статистических данных о наиболее частых причинах возникновения преждевременных отказов в определенных условиях эксплуатации, что поможет планировать деятельность сервисных центров;
- накопление аналитических данных от дилеров, позволяющих производителю целенаправленно совершенствовать конструкцию автомобиля, повышая его надежность и безопасность.
Еще одним преимуществом ИБС является возможность актуализации информации в так называемом электронном паспорте автомобиля.
Каждая модель автомобиля в зависимости от назначения, установленного двигателя, типа подвески и т.д. может иметь несколько модификаций и исполнений, отличающихся как конструктивными признаками, так и отдельными свойствами и характеристиками. Информация о данных характеристиках может быть весьма полезна потребителю, но из-за большого объема она не отражается в общепринятых формах заводской и передаваемой потребителю сопроводительной документации. Так, например, автовладельцу обычно неизвестны такие параметры, как наработка двигателя до установки на автомобиль, наработка и режимы работы автомобиля при его перегоне потребителю и т.д. [8, 9].
Из руководства по эксплуатации автовладелец может почерпнуть лишь самые общие характеристики и некоторые усредненные или номинальные показатели, полученные при определенных условиях испытаний, оговоренных стандартами (скорость ветра не более…, влажность…, скорость движения 60 км/ч и т.д.) при постановке базовой модели на производство.
О реальных характеристиках автомобиля, например, расходе топлива, режимах работы и наработке машины и ее узлов (количество переключений передач, торможений и т.д.) автовладелец может лишь догадываться. В итоге владелец машины не может точно определить техническое состояние транспортного средства, оптимально спланировать эксплуатационные затраты и расходы на проведение технического обслуживания, спрогнозировать остаточный ресурс и рентабельность дальнейшей его эксплуатации в конкретных условиях [10].
Для решения данных задач заводу-изготовителю необходимо на каждую единицу выпускаемой техники заводить электронный паспорт системы, который помимо регистрационной информации хранит и обновляет в режиме реального времени основные сведения о параметрах эксплуатации автомобиля, наработке его узлов в виде средних значений и накопительных счетчиков.
ИБС позволяет передавать в базу электронного паспорта автомобиля следующую информацию:
- Средний ежедневный пробег.
- Условия и режимы эксплуатации.
- Показатели элементов (датчиков) ИБС, установленных на основных агрегатах автомобиля (контроль двигателя, трансмиссии, тормозной системы и электроники).
Массив передаваемых данных позволяет с использованием алгоритмов, заложенных в электронный паспорт, вырабатывать следующие рекомендации:
- Режимы технического обслуживания.
- Процедура определения остаточного ресурса детали, узла или агрегата.
- Сроки и регламент технического обслуживания и текущего ремонта.
- Рекомендация по изменению режимов эксплуатации при изменяющихся внешних условиях.
В настоящее время в России, как и в мире, актуальными остаются вопросы разработки и реализации интеллектуальных транспортных систем. Несмотря на актуальность, многочисленные разработки в этом направлении, тема не теряет своей актуальности на протяжении десятилетий, поскольку этот процесс достаточно сложный.
Значительные успехи как в развитии автомобильной отрасли, так и в области совершенствования транспортной инфраструктуры и в особенности динамичное развитие в области IT открывают новые возможности для превращения автомобильного транспорта из источника повышенной опасности в средство комфортного решения проблемы мобильности населения.
Для решения проблем необходим системный подход и координация усилий всех заинтересованных сторон.
Рецензенты:
Ахметзянова Г.Н., д.п.н., зав. кафедрой «Информационные системы в экономике» Набережночелнинского филиала Института экономики, управления и права, г. Казань;
Астащенко В.И., д.т.н., профессор кафедры материалов, технологий и качества Набережночелнинского института Казанского (Приволжского) федерального университета, г. Казань.
Работа поступила в редакцию 15.08.2013.