Высокие технологии против пробок: как это работает и не работает

Сколько машине простоять на светофоре, в Москве решает незримый искусственный интеллект. Он считает каждый автомобиль. Он отправляет подмогу тем, кто попал в аварию или заглох на шоссе. Знали об этом? В рубрике «Как это работает?» Hi-Tech Mail.Ru выяснил, как искусственный интеллект борется с пробками в столице, и почему пробки не хотят уходить.

Однажды по дороге на работу вы проедете привычную пробку на 15 минут быстрее. Или заглохнете на магистрали, а откуда ни возьмись приедет эвакуатор, хотя вы никого не вызывали. Знайте — это помогла интеллектуальная транспортная система (ИТС), следящая за дорогами Москвы в реальном времени.

Искусственный интеллект в том или ином виде используется в России в Москве, некоторых крупных городах и на федеральных трассах. Но в столице, по понятным причинам, ИТС самая сложная и разветвленная.

Мозговой центр интеллектуальной транспортной системы

«Мозги» интеллектуальной системы — 64 сервера, тысячи процессорных ядер и хранилище на 16 терабайт. Это база виртуального облака. Все находится в подвале четырехэтажного здания — в ситуационном центре Центра организации дорожного движения (ЦОДД).

«Железо» собирает информацию со светофоров с датчиками и камер наблюдения. Из нее пишется алгоритм, или динамическая транспортная модель, адаптирующаяся под ситуацию на дорогах

Строятся краткосрочные и стратегические прогнозы. Скажем, собирается статистика типичных для того или иного времени суток пробок на Ленинградском шоссе в течение недели. Это будет краткосрочный прогноз. А когда накопятся данные о пробках за целый сезон, появится стратегический прогноз. Прогнозы и определяют, каким образом интеллектуальной системе управлять дорогами.

Управляет тысячами светофоров и отправляет подмогу

Главный инструмент интеллектуальной системы — светофоры. Система самостоятельно настраивает время работы красного, желтого и зеленого сигналов — фазы.Она же сама переключается между фазами в зависимости от количества машин, которые она посчитала видеокамерами и автоматическими детекторами.

На заре внедрения интеллектуальной системы расписание фаз-сценариев работы светофоров настраивали инженеры, рассчитывая транспортные потоки. Теперь система вольна самостоятельно переключать светофоры.

В Москве стоит 2390 светофоров. Это не сам столб с фонарями, которых в городе около 40 тысяч, а комплекс из контроллера и нескольких столбов. Чтобы было, с чем сравнить: в Лос-Анджелесе — 1170 светофорных объектов. В Торонто — 75. Так что в столице движение сильнее дробится, но и проще регулируется.

Если машин немного, на дороге пускается «зеленая волна» — включается зеленый на нескольких светофорах подряд. Способ работает только не в пиковое время, то есть редко. Чаще всего зеленый свет включается последовательно с интервалами, порционно пропуская автомобили, чтобы пробка хоть как-то двигалась.

Программа каждого светофора настраивается под конкретный перекресток в зависимости от того, что происходит вокруг и на следующих перекрестках. 

Система может также понять, когда произошла авария или поломка автомобиля. Например, остановка даже одной машины в тоннеле или на шоссе чревата всеобщей пробкой. Камера автоматически делает скриншот, отмечает красными стрелками остановившиеся автомобили и, если это авария, отправляет ГИБДД сообщение.

Не может обойтись без человека

Система хоть и умная, но без интуиции, знания Москвы и опыта человека не обходится. Ежечасно — и ночью тоже — в ситуационном центре ЦОДД дежурят операторы. У каждого из них на рабочем месте по три монитора. Как ловкие кукловоды, они держат в руках сразу несколько нитей.

Следить за камерами, реагировать на обращения водителей, сообщать в ГИБДД об аварии, устанавливать связь между пробкой в переулке и затором на магистрали — вот неполный список обязанностей оператора.

Информацию о пробках собирают со всех возможных источников. По заголовкам новостей следят, не намечается ли где-то крупный концерт или матч, не надвигается ли шторм или снегопад — потенциальные причины пробок.

— У нас есть помощник — наша система. Она оповещает о нетипичных заторах, — дежурный смены Сергей Стоянов разворачивает «стопку» окон на мониторе. Он показывает реальное изображение с камер и мнемосхемы движения. — Оператор вступает, когда что-то идет не так.

Операторы ситуационного центра могут сами обратиться в ГИБДД и попросить поскорей убрать аварию на важных точках, где препятствия движению чреваты коллапсами. В случаях коллапсов ЦОДД может отправить своего сотрудника или попросить инспецию приехать на место разрулить ситуацию по-старинке — полосатой палочкой.

Предотвратить «эффект бабочки»

Пойти «что-то не так» может из-за аварии, поломки светофора или машины посреди шоссе. Крупные пробки иногда случаются из-за маленького затора в крохотном переулке, прилегающем к шоссе. Проанализировать такие ситуации и принять решение может только человек.

Ситуации разные и весьма «человеческие». Две машины «притерлись». Водители встали на дороге и выясняют, кто тут не прав и у кого крепче кулак. Или настроены они мирно, но твердо решили ждать гаишников и запротоколировать царапину на бампере. И стоят они посреди проезжей части, а вслед за ними — все шоссе.

Из-за царапины водителями часами стоят на дороге, ругаясь или боясь покидать место ДТП. Но расценивать «жестянку», как ДТП — все равно что считать физическим уроном, если я вам на ногу наступлю. В Италии за такие простои даже из-за поломки посреди шоссе можно схлопотать штраф.

Александр Евсинначальник ситуационного центра ЦОДД

Или на дорогу выйдет поливальная машина. Коммунальщик по незнанию может выбрать неудачное время — утренний час пик. Едет он себе по шоссе со скоростью 5 километров в час, моет забор, тихо насвистывая под нос любимую мелодию. А за ним тянется вереница злых водителей. Образуется пробка на километры.

Понять, где голова огромной пробки и почему произошла остановка может только оператор. Он выбирает фазу светофора или направляет к истоку проблем один из экипажей «Дорожного патруля».

Почему пробки никуда не делись

По данным правительства Москвы, с 2011 года скорость на магистралях, на МКАД, Садовом и Третьем транспортном кольцах в городе возросла на 12-13 процентов.

— Это средний показатель, так что есть улицы где показатель лучше или хуже, — объясняет значение цифр Евсин.

Но Москва все равно одна из самых пробочных. В рейтингах аналитической компании TomTom столица стоит на 13-м месте среди городов с самыми загруженными дорогами. Пробки занимают 44 процента дорог. А в февральских списках компании Inrix Москва вообще на втором месте — первое у Лос-Анджелеса. Люди тратят в заторах Москвы 91 час в году.

Почему же пробки как были, так и остались? Мы насчитали три причины.

1. Количество автомобилей. Их в Москве действительно много. В столичном регионе зарегистрировано 4,6 миллиона машин, а ежедневно по городу передвигается 3,5 миллиона.Большая часть из них формирует час пик. Количество автомобилей маятниково вырастает на 100-200 тысяч в декабре перед Новым годом.
2. Не соответствующее дорожное пространство. В центре приоритет отдан общественному транспорту и пешеходам. Тут столица в тренде. Перестраивать и расширять тротуары, вводить выделенные полосы, платные парковки — эволюционный путь современного мегаполиса. Но машинам от этого плохо.
3. Водители. Далеко не все соблюдают правила движения, лезут на обочину, «подрезают» друг друга. Аварии из-за неаккуратной езды или слишком трепетного отношения к собственности становятся причинами долгих заторов.

Сейчас есть еще один фактор — «Моя улица». Каждый московский автолюбитель знает, что летом центр лучше объезжать, потому что вдоль улиц стоят раздражающие зеленые заборы, «откусившие» от дорог две-три полосы. Но фактор временный, потому что стройка кончится осенью.

А как у «них»?

Москва, пожалуй, одна из последних внедрила у себя интеллектуальную транспортную систему на дорогах.

• Впервые проект управления движением появился в Мюнхене в 1991 году. Система оценивала нагрузку и прогноз на сутки, оптимизировала работу светофоров. Количество серьезных ДТП и число погибших на дорогах сократилось на 30%
• В городах стран Евросоюза ИТС использовалось для анализа потоков и поиска аварийных мест, постройки навигации и информирования. Названия забавные — CONCERT, CLEOPATRA, COSMOS, EUROSCOPE, TABASCO и другие.
• ИТС есть в Лондоне, Бристоле, Брюсселе, Лионе, Пирее, Саутгемптоне, Тулузе. Они регулируют парковки, пути объезда при авариях, движение в тоннелях, на кольцевых магистралях.
• В США и Канаде все внимание отдано связям города и пригорода. Сети автомагистралей у крупных городов Чикаго, Детройт, Лос-Анджелес, Нью-Йорк и других оснащены автоматизированными системами управления.

Статистика эффективности впечатляет. В перечисленных городах скорость движения выросла от 20 до 40 процентов. Уменьшилось количество простоев, число ДТП, степень загрязнения воздуха. Люди стали чаще пользоваться общественным транспортом.

Аналитика пробок компании TomTom

Аналитика пробок компании Inrix

Цифры и зарубежный опыт использования ИТС взяты из книги «Интеллектуальные транспортные системы на автомобильных дорога Федерального значения России»