Цифровизация транспортных задач в умном городе

Ситуационный центр ЦОДД Москвы обрабатывает информацию со всех видов транспорта и управляет дорожными процессами мегаполиса. Справиться с лавиной данных и эффективно ей распоряжаться помогает автоматизация, которая выходит далеко за рамки стандартных задач системы управления. Цифровизация транспорта позволяет перевести эту сферу городской жизни на новый уровень доступности, удобства и эффективности для граждан. Как это происходит в Москве? Каких аспектов цифровая политика коснулась в первую очередь? Какова роль человека в таком управлении и использовании новых возможностей? Рассказывает начальник Ситуационного центра ГКУ ЦОДД Александр Евсин.

Цифровизация в управлении транспортом начинается с проектной деятельности: невозможно управлять дорожным движением, если проекты сделаны на бумаге. Уже на этом этапе они должны привязываться к математической модели графа улично-дорожной сети и матрице корреспонденции города. Именно этот большой раздел знаний лучше пройти с самого начала, чем ставить в приоритет развитие определенных клиентских сервисов и все равно столкнуться с необходимостью фундамента для всех изменений.

Мониторинг дорожного движения

Чтобы организовать равномерное движение по Москве наземного пассажирского и личного транспорта (без учета особенностей пассажирского обслуживания), спланировать расписание или планы работы светофоров, необходимо представлять, каким образом работает вся транспортная система, сколько машин, в каком количестве и куда едет в определенные периоды времени. То есть наступает очередь средств мониторинга дорожного движения во всех его аспектах. Для этого нужно собрать большую статистику, которая до цифровизации обычно существует только в голове людей, со всеми плюсами и минусами субъективного восприятия реальности.

С целью объективизировать это понимание в Москве была установлена широкая сеть радиолокационных детекторов движения, камеры фото- и видеофиксации. Кроме того, развернута и успешно функционирует региональная навигационная информационная система, которая получает телематические данные с большого количества подвижного состава – пассажирского транспорта, машин коммунальных служб, такси и каршеринга. К слову, не во всех городах доступна такая информация.

В Москве это возможно благодаря взаимной договоренности между правительством, операторами такси и агрегаторами заказов каршеринга. Таким образом, модель можно наполнять объективными данными и предпринимать конкретные методы оптимизации. направление методов оптимизации может развиваться бесконечно долго. Это большое поле, в котором на данный момент приоритетные позиции занимают нейросетевые технологии, так как не все задачи можно формализовать до эвристического алгоритма – необходимы системы, которые работают именно с адаптивными моделями поведения. Их очень хорошо реализуют нейронные сети в режиме обучения с подкреплением.

Обеспечение бесперебойной работы систем

Поскольку информация в ЦОДД поступает с технических средств наблюдения, необходимо обеспечить их бесперебойную и постоянную работу. К примеру, в начале деятельности ЦОДД средний коэффициент готовности оборудования был 65–70%, сейчас 98–99%. Если он опускается ниже 98%, этот вопрос выносится на уровень заместителя мэра по транспорту Максима Ликсутова. Бесперебойная работа обеспечивается с помощью автоматического мониторинга всех устройств, отлаженной системы эксплуатации и обслуживания. В свою очередь, обслуживание производится как собственными силами (управление эксплуатации), так и сервисными подрядами, деятельность которых сама по себе тоже нуждается в цифровизации.

Мы идем в сторону того, что упрощенно можно назвать "Uber для эксплуатационных подразделений". Раньше их работа велась следующим
образом: накапливался пул заявок, которые приходили различными способами, а по утрам бригадир вручную разбирал и устно раздавал задачи. Разумеется, такую деятельность было сложно контролировать.

Сейчас все заявки поступают в электронное облако, где производится их предварительная логистическая разбивка, чтобы ремонтные бригады получали заявки не в различных частях города, а по маршруту следования. Кроме того, у них имеется некий резерв материалов для выполнения оперативных вещей, возникающих в процессе работы.

Таким образом, если оборудование может диагностировать свое состояние, к нам в автоматическом режиме поступают все диагностические тесты. Если оборудование не имеет такой функции (например, старые образцы некоторых видов светофорных колонок, неавтоматизированные дорожные знаки и др.), мы получаем фотоотчет о проделанной работе, что позволяет усилить контроль и визуализировать деятельность.

Визуализация математических моделей

Если говорить о 3D-визуализации реального графа городской сети, то костяк этой системы уже есть, продолжает наполняться со многих сторон и в области транспорта очень связан с развитием беспилотных автомобилей. Передвигаясь по городу, они строят вокруг себя модель мира, на ней появляются облака точек, до которых известно расстояние с очень высокой точностью. Такая информация востребована как для самих беспилотников, так и для построения карт высокого разрешения, аналитики, планирования маршрутов и т.д.

Представительная математическая модель, которую можно визуализировать, применяется для контроля дорожно-транспортной инфраструктуры и вопросов проектирования дорожного движения с целью поддержания актуализации проектного и действительного состояний. На данный момент основная задача в этом направлении – сбор данных для построения более детальных моделей. здесь можно отметить, что на первом этапе нам было достаточно небольшого набора данных и простых математических моделей, которые уже давали хороший результат. Чтобы переходить к следующим шагам, нужно гораздо больше данных и гораздо более изощренные и серьезные алгоритмы. Каждое продвижение вперед замедляет темп в связи с геометрическим ростом возникающих задач, но работа не останавливается.

ЦОДД уже использует автомобили, которые контролируют правила оплаты парковки, мобильные комплексы фотовидеофиксации и др. Камеры определяют месторасположение знаков, ведут инвентаризацию и даже способны делать определенные замечания. Конечная точка этого процесса будет достигнута тогда, когда камеры и видеорегистраторы на всех транспортных средствах будут инспектировать в том числе и необходимые нам объекты дорожно-транспортной инфраструктуры, а мы постепенно избавимся от необходимости ручного обхода этих мест.

Концепция MaaS (мобильность как сервис) – это принципиальный новый уровень использования транспортной системы, который подразумевает единое платежное средство и единый способ ориентирования на всех средствах передвижения, которые существуют в городе, включая пешеходные переходы.

Информирование пользователей

Очень важным, но пока еще недостаточно используемым правительствами городов решением является управление поведением пользователей дорожных сетей. Правильное и своевременное информирование людей о складывающейся дорожной обстановке имеет большой потенциал. Например, многие из нас как пользователи различных навигаторов вряд ли поедут в сторону бордовых дорог, кроме как по крайней необходимости. Большинство людей все-таки придерживается принципа разумности и даже если сейчас не прислушивается к определенным рекомендациям органов управления движением, то только потому, что те еще не заработали авторитет, который безусловен и будет учитываться без всяких сомнений.

Если говорить о предупреждении людей еще до того, как какая-то ситуация произошла, то пока этого нет. Однако если мы имеем дело со статистически достоверными событиями, например часом пик, то обычно информируем о его наступлении или других тенденциях, которые ожидаем на вечер, ведя в некотором смысле предиктивное информирование.

В идеале управление поведением пользователей должно привести к тому, чтобы человек, подписанный на сервис персонального уведомления по дорожной обстановке и находящийся в точке, где его начинают касаться какие-то проблемы, сразу получил уведомление об этом на личный смартфон.

Конечно, всю информацию мы не можем передавать, иначе получится беспрерывный спам – в городе всегда где-то что-то происходит.

Поэтому здесь нужна некая таргетизация запроса, которая пересекается в том числе с технологиями, используемыми в рекламных кампаниях. Но мы уже уверенно смотрим в этом направлении, которое также связано с обработкой больших данных, цифровизацией коммуникаций и др.

Концепция MaaS

Все описанное постепенно приводит к пониманию концепции MaaS (мобильность как сервис) – это принципиальный новый уровень использования транспортной системы, которая подразумевает единое платежное средство и единый способ ориентирования на практически всех средствах передвижения, которые существуют в городе, включая пешеходные переходы. Ведь если человеку необходимо пройти отрезок пути пешком, он наверняка хочет знать, сколько это займет времени, не будет ли на пути проблем, препятствий и т.д. Таким образом, все факторы должны уложиться в одну систему, начиная от пешехода и заканчивая общественным транспортом и водителем.

Конечно, это требует дальнейшей централизации различных услуг, которые предоставляет транспортная система, платежей и др. Хотелось бы, чтобы по крайней мере интерфейсы всех этих систем были одинаковы и людям, переезжая из города в город, не надо было бы обзаводиться полным набором приложений и, самое главное, изучать новые правила.

Это очень ощутимо на общественном транспорте: раньше, приезжая в новый город, мы сталкивались с другими видами оплат, ценами и порядками. Сейчас этот процесс постепенно унифицируется, например платежные системы Москвы и Санкт-Петербурга имеют тенденцию к такому объединению.

То же касается и развития платных парковок, удобного проезда и взимания платы на автомагистралях. Одной из важных задач в будущем видится внедрение удобной постоплаты парковки. Сейчас зачастую люди проходят своеобразный квест – успеешь оплатить или не успеешь. Такой формат психологически давит, и, конечно, следовало бы гуманизировать этот процесс.

Другой пример: наиболее выгодный способ доехать до Санкт-Петербурга из Москвы – трасса М-11. Но для этого необходимо платить на терминалах либо приобретать отдельный трекер. Насколько удобнее было бы иметь камеры, по изображению с которых на въезде водителю начислялась бы оплата и назначался срок, в течение которого он должен ее произвести. А в случае неуплаты ему выписывался бы штраф.

Для реализации таких подходов необходим коренной и очень серьезный пересмотр процессов, но создание единого приложения для передвижения по городу и унификация всех сервисов, обладающих платностью и штрафами, кардинально изменит уровень удобства.

Причем речь не идет о единственном производителе систем. Мы ориентируемся на устоявшиеся протоколы, которые в режиме естественной конкурентной борьбы становятся приемлемыми для большинства разработчиков, и просим не изобретать свои протоколы, а координировать усилия и способы коммуникации с технически приемлемыми. Необходимо иметь в виду правила обмена информацией, правильную микросервисную архитектуру и другие параметры, которые позволят многим субъектам процесса работать в единой системе и добиваться больших устойчивых результатов.

Бесконтактные способы оплаты

Один из развивающихся трендов в общественном транспорте – бесконтактные способы оплаты, в том числе Pass ID. В целом люди давно привыкли просто прикладывать, например, банковскую карту к валидатору, не говоря уже о карте "Тройка", Pay Pass и др.

Face ID – это следующий этап подобных систем, который, вероятно, будет востребованным.

Хотя мне кажется, что вначале такой способ будет воспринят с воодушевлением, но потом могут возникнуть проблемы. Дело в том, что подделать лицо для массового скоринга несложно, не говоря уже о том, что в принципе есть похожие люди, которые могут определяться как один человек. Сейчас совпадений не наблюдается, поскольку пока еще очень мало пользователей таких систем. В будущем это потребует резкого улучшения качества распознавания, не вероятностного, а 100%-ного.

Экология и инфраструктура транспорта

Большое внимание при проектировании и организации дорожного движения уделяется экологической составляющей, взвешивается влияние на окружающую среду, чтобы город не представлял собой подобие магистрали, а был пространством, удобным для жизни, где разумно сочетаются и интересы общественного транспорта, и урбанизированность, и природа.

Правительство Москвы и Департамент транспорта прилагают огромные усилия и вводят различные ограничения на дорогах, к примеру по въезду в город грузовиков определенного экологического класса. Идет масштабное внедрение в городское хозяйство электробусов: в Москве их более 400, а к 2024 г. планируется прекратить закупку дизельных автобусов. Это очень серьезный и амбициозный план, который позволит перевести большую часть городского хозяйства на электрические виды транспорта.

Очень перспективно использование велосипедов, особенно учитывая, что инфраструктура для них стоит недорого. Эта тема включена в вопросы развития организации дорожного движения, в том числе в сотрудничестве с Департаментом культуры и природоохраны.

Однако этом направлении имеются и естественные сдерживающие факторы:

1. "Плечо" рабочей корреспонденции. Если в европейских городах, где хорошо развит велотранспорт, оно составляет около 5 км, то в Москве – 20 км, а на такую дистанцию необходимо иметь соответствующую подготовку.
2. Погодные условия. Осенью, зимой и весной количество пользователей велосипедов резко снижается.

Тем не менее мы с удовольствием наблюдаем, что таких людей становится все больше, хотя чаще велосипед выполняет скорее культурно-досуговую функцию, чем транспортную (за исключением курьерских служб, которые стали мощным драйвером использования велосипедов в городе). Чтобы усилить транспортное назначение, в первую очередь необходимо добиться перераспределения мест занятости и проживания и сокращения рабочего "плеча", так как вряд ли кто-то готов ехать на велосипеде из Бирюлево, к примеру, до Тверского бульвара.

Говоря об электротранспорте, стоит отметить, что в последнее время часто поднимается тема безопасности дорожного движения, связанная с электросамокатами. Иногда даже на МКАДе можно увидеть людей, несущихся на самокатах со скоростью 80–100 км/ч. Во-первых, удивляет такая беспечность, ведь самокат, по сравнению с тем же велосипедом, очень плохо управляется, и если на такой скорости упасть без специальных средств защиты, все закончится трагедией. Во-вторых, у электросамокатов отсутствуют в должном количестве габаритные огни, которые выделяли бы их в транспортном потоке. Получается, что фактически у людей на самокатах нет вообще никаких обязательств и с точки зрения законодательства они являются скорее пешеходами, что, конечно же, неправильно.

На мой взгляд, этот вопрос нужно решать, исходя не из того, является ли средство передвижения электрическим или нет, какая у него кубатура и т.д., а из его способности двигаться на определенной скорости. Кроме того, есть пространства (пешеходные зоны в парках), где нельзя ехать быстрее 15–20 км/ч, даже если ты развил эту скорость на лонгборде или электрическом самокате.

Тенденция появления новых средств передвижения (моноколеса, гироскутеры и т.д.) только нарастает. Но у них всех есть два ключевых параметра – скорость передвижения и место передвижения. например, на электросамокате по тротуару можно ехать со скоростью не выше 15 км/ч (примерно скорость бега человека), люди понимают такую скорость и готовы на нее реагировать, в то время как на дороге возникает обратная ситуация: здесь электросамокаты недостаточно быстрые и заметные и никто не ожидает такой объект в транспортном потоке, поэтому просто так ездить на них по дорогам нельзя.

"Компьютерное зрение для аналитики дорожного движения: 3 успешных кейса" читать >>>

Люди и технологии: в одной связке

Для цифровизации транспорта в мегаполисе и работы с большими данными, которые непрерывно поступают в ЦОДД, необходима серьезная команда программистов, математиков и инженеров. Критерии других специалистов слабо формализуются, так как иногда и люди с гуманитарным образованием, но с хорошей фантазией способны придумать и сформулировать определенный кейс так, что программисты, математики и инженеры могут его понять. На мой взгляд, здесь стоит задача, с одной стороны, технически и математически точная, а с другой – творческая. Не все процессы алгоритмизируемы, более того, сами алгоритмы не эвристические: в них нет одной цепочки, все работает по технологиям нейронных сетей.

Возможно, это тонкий намек на то, что деятельность современного человека часто пытаются упростить до очень четких условий. Но на самом деле мы видим, что компьютеры переходят к менее формализованным алгоритмам поведения, которые подразумевают определенную вероятность ошибок, но способны за счет этого решать существенно большие классы задач.

Возможно, вывод заключается в том, что надо не людей загонять в положение автоматов, а автоматы развивать до уровня мышления людей, в статусе помощника и инструмента, а не абсолютного надзирателя, который "бьет по рукам", если человек что-то не то сделал.

Сами алгоритмы должны быть достаточно гибкими и учитывать сложность реального мира. А чтобы вся эта система хорошо работала, следует пересмотреть и роль человека в ней, и технологии ее развития.

И конечно, нужно всегда помнить о том, что абсолютно все автоматические системы должны работать в первую очередь в гуманистических целях обеспечения большего количества возможностей и комфорта, свободы действий для человека, а не наоборот – ущемления прав, закабаления и "цифрового концлагеря", дыхание которого мы уже чувствуем. Я уверен, что, действуя в таком ключе, мы сможем переломить вызовы, стоящие сегодня и перед Россией, и перед всем миром.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №6/2020

Больше статей по "Транспортной безопасности"