Дмитрий Енин, к. т. н., директор ООО «Институт прикладных транспортных исследований», доцент МАДИ, рассказал о том, что представляют собой цифровые технологии и технологические системы, как применяются цифровые технологии в дорожно-транспортной сфере, почему важно использовать технологии дополненной реальности.
Цифровые технологии и технологические системы в общем виде представляют собой средства и системы сбора, обработки, хранения и передачи в электронном виде информационных потоков в целях эффективного управления объектами и процессами. Эти технологии — на современном этапе развития отрасли, — включающие программные продукты, электронные приложения и сервисы, цифровые технологические платформы, «цифровые двойники», средства виртуальной и дополненной реальности, системы искусственного интеллекта и машинного обучения, динамические системы взаимодействия с оператором и пр., — создают условия для снижения сроков, повышения эффективности и качества управления дорожно-транспортной деятельностью.
Применение цифровых технологий при разработке, например, паспортов автомобильных дорог уже более десяти лет реализуется с применением дорожных лабораторий, оснащенных ЭВМ и высокотехнологичным оборудованием, которые совместно образуют систему сбора, обработки, хранения и передачи в цифровом виде информации о состоянии и параметрах автомобильных дорог и их обустройства. В их составе используются технологии мобильного лазерного сканирования с фиксацией пространственных географических координат и их преобразованием в прямоугольную систему координат; панорамная фотосъемка высокой четкости с определенной дискретностью, на основе которой точки облаков лазерного сканирования окрашиваются в реальные цвета; лазерный лидар, с помощью лазерного луча которого с геодезической точностью пространственных координат получают трехмерную информацию об окружающей обстановке, геометрических размерах объектов и обустройстве автомобильных дорог; и другие средства измерения. Получаемая информация позволяет разрабатывать ортофотопланы автомобильных дорог (ставшие обязательными, например, при разработке мероприятий по организации дорожного движения), а также трехмерные модели объектов транспортной инфраструктуры и визуализацию структуры и состояния дорожных одежд для анализа их текущего состояния и разработки мероприятий по устранению недостатков.
Совместное использование полученных актуальных цифровых данных является важной подосновой для разработки «цифровых двойников» объектов транспортной инфраструктуры — виртуальных компьютерных моделей, представляющих собой точную копию (с погрешностью не более 5%) реального объекта: параметров его элементов, функционального состояния и необходимых взаимосвязей между ними. Если еще около 15 лет назад «цифровые двойники» могли существовать только в виде так называемых CAD-моделей при разработке проектной документации, то в настоящее время технологии позволяют определять уязвимые места на объекте транспортной инфраструктуры, прогнозировать и своевременно предотвращать опасные ситуации на объекте, управлять процессами эксплуатации.
Поскольку человек более 85% информации воспринимает при помощи органа зрения, в некоторых случаях весьма полезно применение средств дополненной реальности (VR-технологии): при необходимости поиска, обхода или прокладки подземных коммуникаций, оценке результатов строительных или ремонтных работ, в том числе на соответствие проектной документации, при анализе целесообразности применения предлагаемых проектных решений «на месте».
Системы искусственного интеллекта и машинного обучения доказали на практике свою эффективность при замещении рутинных ручных операций обработки и анализа большого массива данных. Применение подобных технологий также позволяет перейти на автоматическое проектирование линейных и иных объектов транспортной инфраструктуры и даже целых транспортных систем, что кратно повышает скорость, синхронизацию и точность выполнения проектных, строительных и ремонтных работ.
Но эта технология сложная, поэтому довольно дорогостоящая и требует высокого уровня квалификации от разработчиков программных продуктов и специалистов — технических контролеров подготовленной с помощью программы проектной документаци.
_________________________________________________________________
К сфере применения цифровых технологий можно отнести автоматическое оперативное управление оборудованием на автомобильных дорогах, плановое и оперативное управление транспортными потоками, контроль состояния дорожного покрытия, контроль нарушений правил дорожного движения, весогабаритный контроль в рамках единой системы управления и др.
__________________________________________________________________
В частности, подключенные к единому центру управления датчики от каждого трансформатора, участка линии электропередачи, лампы искусственного освещения и датчика контроля естественной освещенности позволяют собирать полную информацию о техническом состоянии оборудования, вплоть до каждой лампы, и своевременно устанавливать необходимый режим освещения и уровень освещенности на соответствующих участках автомобильных дорог. На участках регулируемого движения возможно применение системы адаптивного светофорного регулирования транспортных и транспортно-пешеходных потоков, которая показала особую эффективность на примыканиях и пересечениях с главной дорогой, характеризуемых низким или средним уровнем загрузки. Применение дорожных знаков с переменной информацией позволяет своевременно информировать участников дорожного движения об изменении ситуации на дороге по ходу их движения, а также при наличии инфраструктурных возможностей перераспределять транспортные потоки на соседние пути, менее загруженные и более безопасные.
Применение цифровых технологий в дорожно-транспортном комплексе, с одной стороны, уже свершившийся факт, с другой — все еще является перспективным направлением развития. В большей степени эти технологии получают распространение в центральной части России и редко встречаются на окраинах нашей страны. Не всегда эти системы централизованы. Пока еще в недостаточном количестве применяются датчики автоматического сбора информации и системы обработки и хранения данных. Пока нерешенной остается задача цифровизации управления транспортными и немоторизованными потоками на сети автомобильных дорог. Далеки от завершенного решения технологии практического применения беспилотных транспортных средств на дорогах общего пользования, электронного взаимодействия транспортных средств с инфраструктурой, с другими транспортными средствами и между многими участниками дорожного движения.
В целом цифровые технологии позволяют взять на себя трудоемкие операции по сбору и обработке данных, проектированию и организации дорожных работ и транспортных процессов, обеспечить систематизацию и хранение большого массива информации, проводить эксперименты на виртуальных, а не реальных объектах, заблаговременно выявлять «узкие места» на объектах транспортной инфраструктуры, значительно повысить эффективность управления на объектах дорожно-транспортного комплекса.
Дмитрий Енин, к. т. н., директор ООО «Институт прикладных транспортных исследований», доцент МАДИ.