Евгений Ткаченко, 21/03/22
В 2021 г. принята новая Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 г. с прогнозом до 2035 г. С учетом определенных в ней показателей и приоритетов будут продлены сроки реализации проекта "Транспортная часть комплексного плана модернизации и развития транспортной инфраструктуры" и национального проекта "Безопасные качественные дороги".
Ждать ли обновления общественного транспорта? Да, но только с одновременным внедрением интеллектуальных транспортных систем (ИТС) как инструмента контроля эффективности использования новых транспортных средств и объемов транспортной работы. Будет ли обеспечено движение беспилотного автотранспорта на дорогах общего пользования общей протяженностью до 100 тыс. км к 2035 г.? Амбициозная задача, однако без соответствующей инфраструктуры (то есть ИТС) недостижимая. Получается, что перспективы появления ИТС на улично-дорожной сети и автомагистралях можно считать радужными и безоблачными. Но так ли это?
Ключевой момент в проектировании ИТС
ИТС – это прежде всего сбор и обработка данных о состоянии транспортной системы, управление транспортным потоком и информирование участников дорожного движения. Это информационное взаимодействие высокоавтоматизированного и беспилотного транспорта (ВАТС) с инфраструктурой.
Обрабатываемые в ИТС потоки данных настолько велики и разнородны, что участие человека в оперативном управлении ими объективно ограничено общей оценкой обстановки и принятием решений по переходу на тот или иной заранее разработанный сценарий управления.
Разработка сценариев управления – ключевой момент в проектировании ИТС. Они должны обеспечивать устойчивость и управляемость транспортных систем в любых условиях, при любых отклоняющих воздействиях со стороны техногенных, антропогенных и природных факторов. Выполнить данное условие можно только при проведении всех испытаний, моделирующих штатные и нештатные ситуации работы ИТС.
Как обеспечить достоверность обстановки в сложных условиях?
Традиционный подход с проведением натурных и полунатурных испытаний вряд ли можно назвать оптимальным по отношению к ИТС.
Слишком различны условия, слишком сложно и дорого обеспечить достоверность управляемой обстановки. Действительно, как быстро и качественно выполнить программу и методику испытаний ИТС, предусматривающую проверку работоспособности и устойчивости, например, в условиях плотного тумана, ледяного дождя или массового дорожно-транспортного происшествия?
Выход может быть найден на пути, который уже прошли разработчики сложных изделий промышленности на всех стадиях жизненного цикла продуктов: информационное моделирование поведения сложных систем взаимодействующих объектов с целью обоснования принимаемых решений по определению стратегии развития и оптимизации структуры таких систем.
Другими словами, единая система математических и компьютерных моделей ИТС (цифровой двойник) должна проходить испытание на виртуальном полигоне до того, как будет воплощена в виде программно-аппаратных комплексов, установленных на улично-дорожной сети или автодорогах общего пользования.
Функции цифрового двойника
Нормативно-техническое регулирование компьютерных моделей и моделирования в промышленности уже обеспечено утверждением соответствующих стандартов (ГОСТ Р 57700.22– 2020 "Компьютерные модели и моделирование", ГОСТ Р 57700.37–2021 "Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения").
В них в том числе даны определения "цифровой двойник изделия", "цифровые (виртуальные) испытания", "цифровой (виртуальный) испытательный стенд" и "цифровой (виртуальный) испытательный полигон".
Цифровые двойники позволят обосновывать принятые проектные решения путем проверки работоспособности ИТС в ходе виртуальных испытаний, анализировать влияние отказов или сбоев подсистем на работу системы в целом. Цифровой двойник поможет определить оптимальное количество датчиков, которое необходимо разместить на транспортной инфраструктуре в соответствии с утвержденными проектами организации дорожного движения. а самое главное, виртуальный полигон и цифровой двойник ИТС предоставят возможность организовать качественную подготовку и переподготовку операторов ИТС, работающих в центрах организации дорожного движения, путем имитации любых ситуаций, в которых может оказаться ИТС и ее операторы, – от сложных метеоусловий до компьютерных атак и отказа энергоснабжения.
Цифровой двойник ИТС также позволит безопасно проверить готовность ВАТС интегрироваться в общие транспортные потоки и тем самым обеспечить требуемый уровень транспортной безопасности эксплуатации ВАТС.
Разработка стандарта для проектирования и испытаний ИТС
Стандарт ГОСТ Р 57700.37–2021 действует с 1 января 2022 г. и распространяется на изделия машиностроения, однако на его основе может быть разработан стандарт, устанавливающий требования к цифровым двойникам ИТС и виртуальным полигонам для их испытаний.
Чтобы показатели Транспортной стратегии – 2030 в части внедрения ИТС и движения ВАТС по улицам и дорогам общего пользования были своевременно достигнуты, необходимо своевременно, не позднее 2023 г., принять соответствующий стандарт.
Кроме того, надо не только перейти к применению цифровых двойников ИТС, но и развернуть программно-технологическую платформу, которая обеспечит защищенное хранение и доступ к их данным.
Стандарт ГОСТ Р 57700.37–2021 рождался непросто. Технический комитет по стандартизации ТК 700 "Математическое моделирование и высокопроизводительные вычислительные технологии" в течение 2021 г. провел более 30 рабочих и согласительных совещаний, на которых рассмотрено порядка 500 замечаний и предложений для доработки текста ГОСТа.
Проект аналогичного стандарта для проектирования и испытаний ИТС потребует широкого обсуждения с экспертами в сфере компьютерного и математического моделирования, информационной и транспортной безопасности.
Ожидается, что его формирование будет не менее насыщенным по событиям, чем рождение других ГОСТов 57700-й серии. Поэтому для включения проекта в Программу национальной стандартизации на 2023 г. и дальнейшую перспективу (ПНС-2023) предлагается уже сейчас начать его обсуждение и консолидацию предложений от заинтересованных сторон.
Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №6/2021
Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>
