В последние годы поток автотранспорта значительно возрос. Значительно ухудшилась экологическая ситуация. Снижение скорости движения приводит к существенному, до 30% увеличению вредных выбросов. Автомобильный транспорт и его инфраструктура являются основным источником загрязнения воздуха, воды, и почвы, что наносит значительный ущерб населению и окружающей среде. Таким образом, появилась настоятельная необходимость в разработке мер по увеличению пропускной способности магистралей. Для успешного решения этой задачи необходимо иметь объективные данные по текущей загрузке улично-дорожной сети транспортными средствами и спрогнозировать изменение параметров безопасности дорожного движения в будущем.

ЭТАПЫ РАБОТ.

Работы по измерению, анализу параметров безопасности дорожного движения требуют привлечения большого числа различных научно-исследовательских и проектных организаций и значительных капиталовложений. Условно можно выделить пять этапов выполнения этой работы:

1. Разработка рациональной технологии измерения параметров безопасности дорожного движения;

2. Измерение пространственного и временного распределения параметров безопасности дорожного движения;

3. Анализ полученного распределения параметров безопасности дорожного движения с использованием необходимой информации по объектам дорожной инфраструктуры (геометрические характеристики автомагистралей, состояние дорожного покрытия, наличие и расположение различных объектов транспортной инфраструктуры, и множество других особенностей);

4. Прогнозирование динамики изменения параметров безопасности дорожного движения за счет увеличения количества автотранспортных средств и предполагаемого изменения структуры, основных геометрических параметров и состояния дорожной сети.

5. Оптимизация дорожной инфраструктуры с учетом прогнозируемого прироста интенсивности движения и необходимости обеспечения достаточной пропускной способности дорог и приемлемой экологической нагрузки на прилегающую к дорогам территорию;

Для успешного функционирования дорожной сети города необходимо проводить подобные работы постоянно и с учетом динамически меняющейся ситуации, в рамках единой системы «Эксплуатационного мониторинга параметров безопасности дорожного движения». Разработка подобной системы в настоящее время весьма актуальна и технически возможна.

Комплексное решение проблем оптимизации дорожной сети возможно только на основе современных компьютерных технологий и спутниковых навигационных систем. Так на базе Географической информационной системы (ГИС), оперативно доступно все многообразие данных относящихся к интересуемому объекту. ГИС как система сбора, хранения, анализа пространственной и связанной с ней атрибутивной информации, включает в себя электронную карту и базу данных. Постепенно насыщаясь информацией ГИС позволит расширить границы применения системы, например, даст возможность навигации сторонним организациям (служба скорой медицинской помощи, пожарная служба и др.), проводить паспортизацию дорожной инфраструктуры и многое другое. На схеме «Система мониторинга дорожной сети» отображены основные составляющие части и потенциальные пользователи системы.

В настоящих предложениях более подробно рассмотрен первый этап работ по созданию подсистемы «Мониторинга параметров безопасности дорожного движения».

Под мониторингом параметров безопасности дорожного движения подразумевается система наблюдений, проводимых в пространстве и во времени, и направленных на достижение следующих целей:

• установление фактических параметров безопасности дорожного движения и их изменения в пространстве и во времени;
• выявления неблагоприятных тенденций и идентификация связанных с ними проблем;
• вскрытие причин упомянутых явлений;
• разработка мер по оптимизации и расширению транспортной сети.

Основой любой системы мониторинга является информация о характеристиках объектов наблюдения. В данном случае для мониторинга значимыми являются следующие свойства параметров безопасности дорожного движения:

• Плотность потока;
• Скорость потока;
• Интенсивность движения.

Эти свойства изменяются в зависимости от временных циклов:

• времени года;
• дней недели;
• времени суток.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ.

Существует несколько способов измерения параметров безопасности дорожного движения. Условно их можно подразделить на два вида:

• Традиционные методы;
• Методы дистанционного зондирования.

Традиционные методы

• Регистрация проходящего автотранспорта людьми операторами на каждом перекрестке.

Практически все исследования до сих пор проводились методом расстановки операторов на перекрестках. При этом, человек должен регистрировать параметры безопасности дорожного движения и заносить свои наблюдения в полевой журнал. Для полного охвата города необходима одновременная работа порядка трех тысяч операторов. Сведения затем заносятся в единую базу данных и обрабатываются.

На точность влияет, так называемый, «человеческий фактор» - квалификация оператора, усталость, невнимательность и т.п., приводящий к ошибкам и некоторому искажению реальной ситуации. Повторное снижение точности происходит на этапе ввода информации в базу данных, так же из-за «человеческого фактора».

Весь цикл работ по регистрации и наполнению базы данных необходимо проводить регулярно несколько раз в год, для изучения зависимости свойств параметров безопасности дорожного движения от различных временных циклов. Таким образом, необходимо содержать большой штат операторов в течение всего года.

• Регистрация при помощи различных датчиков, установленных на каждом перекрестке.

Этот метод по своей, сути аналогичен предыдущему, но здесь люди заменены различными приборами, регистрирующими количество проезжающих транспортных средств.

Оперативность получаемой информации, а также точность измерений повышаются за счет автоматической регистрации, автоматической передачи данных в центр обработки, и минимизации влияния «человеческого фактора».

Единовременные затраты на установку датчиков, развитие инфраструктуры связи с центром обработки довольно высоки. Но эксплуатация системы обходится дешевле, чем в предыдущем методе.

• Опрос работников автотранспортных предприятий

Этот метод позволяет достаточно быстро на качественном уровне оценить наиболее напряженные участки дорожной сети.

Методы дистанционного зондирования.

Основаны на изучении объектов на расстоянии, т.е. без непосредственного контакта приемных чувствительных элементов (датчиков) регистрирующей аппаратуры с исследуемыми объектами.

• Космическая съемка местности.

Такой метод позволяет в едином центре обработки информации наладить цикл работ по получению первичных данных о параметрах безопасности дорожного движения путем дешифрирования и подсчета объектов на космических снимках, сделанных в разное время. Кроме того, возможно оценить укрупненные геометрические характеристики дорожной сети. Получаемые данные имеют высокую степень формализации, поэтому они легко интегрируются с электронной картой и базой данных

Космические снимки поверхности Земли, которые принимаются со спутников-автоматов обладают различным разрешением минимального объекта на местности: от 20-40 м до 1-2 м (фотографические методы). В данном случае необходимы фотографические снимки высокого разрешения для возможности распознавания отдельных транспортных средств. На последующих этапах «мониторинга дорожных сетей» возможно проводить экспресс обработку космоснимков на предмет оперативного анализа автомобильных пробок, возникающих на автомагистралях.

Автоматические летательные аппараты-спутники обеспечивают всепогодность, регулярность, повторяемость и большую обзорность изучения территорий. Важным свойством аэро- и космических снимков является их документальность, беспристрастность, отражающие реальную картину географо-экологического состояния территории.

• Стерео аэрофотосъемка местности.

Технология работ (обработка фотоснимков - дешифрирование - нанесение измеренных параметров безопасности дорожного движения на электронную карту и в базу данных), аналогична предыдущему методу.

Данные полученные от низколетящих носителей - самолетов, вертолетов обладают существенно большим разрешением. Однако их недостаток в том, что нельзя выполнить съемки при плохой (нелетной) погоде и обследовать одновременно большие территории.

Для исследования всех магистралей города Москвы во времени, потребуется большое число самолето-вылетов, что значительно удорожает себестоимость результатов.

Выбор наиболее приемлемого метода

Из приведенных выше характеристик видно, что из традиционных методов лишь установка регистрирующих датчиков обладает удовлетворительной оперативностью и точностью. Но нет возможности повторного изучения ситуации по другой методике. Экономически невыгодно устанавливать приборы на каждом перекрестке, для получения исходной информации о состоянии параметров безопасности дорожного движения во всем городе. Наиболее целесообразно помещать регистрирующие приборы для оперативного контроля ситуации в наиболее напряженных участках дорожной сети, но на поздних этапах по созданию системы «Эксплуатационного мониторинга дорожных сетей».

Аэрофотосъемка также может быть использована на дальнейших этапах работ для исследования детальных характеристик местности и дорожного полотна.

Наиболее оптимальным решением, с точки зрения точности, дешевизны, регулярности измерений во времени, охвату территории, воспроизводимости результатов - является технология обработки данных космической съемки высокого разрешения. Но отечественные и зарубежные космоснимки разрешением менее 10 метров, относятся к категории “закрытых”. Поэтому для получения более детальных космоснимков и их дешифровке требуется соответствующее разрешение компетентных органов. Обработка подобных снимков может вестись аттестованным подразделением МАДИ, с выдачей части дешифрированного материала (параметров безопасности дорожного движения и другой открытой информации) в проектные и другие заинтересованные организации.

План-график первого этапа работ по созданию подсистемы "Мониторинг параметров безопасности дорожного движения"

Анализ существующего оборудования и программного обеспечения

1. Разработка технического задания.

2. Разработка технических предложений.

3. Выбор эталонного участка.

4. Выбор исполнителя космосъемки.

5. Выбор оборудования и программного обеспечения для обработки снимков.

6. Выбор типа приемников системы спутниковой навигации.

7. Выбор контрольных участков для исследования традиционными методами.

8. Отбор оборудования для традиционных методов.

9. Выбор программного обеспечения для ведения ГИС-проекта, а также анализ вспомогательного ПО (навигационные системы, способные решать частные задачи и др.).

Измерение параметров безопасности дорожного движения по часам суток

1. Разработка технического задания.

2. Разработка технических предложений.

3. Получение космоснимков:

• часы пик,
• дневные часы,
• ночью.

4. Исследование контрольных площадей.

5. Обработка снимков.

6. Дешифрирование снимков (подсчет транспортных средств).

7. Создание ГИС-проекта распределения параметров безопасности дорожного движения (электронная карта дорожной сети города или района с привязанной базой данных по параметрам).

Результатом первого этапа работ будет являться электронная карта дорожной сети города Москвы с базой данных по параметрам безопасности дорожного движения.

Техноэкономическое обоснование указанных работ может быть выполнено в дальнейшем, после выбора заказчиком способа мониторинга параметров безопасности дорожного движения, подготовки ТЗ, получения соответствующих разрешений на допуск к необходимой информации и финансирования проектных и экспериментальных работ по разработке соответствующей технологии.