experience the next
 
Главная  > Журнал «Experience the Next»  > Статьи из журнала

Видеонаблюдение в системах управления городским дорожным движением

24.07.2006

Россия переживает бурную автомобилизацию, причем рост числа автомашин значительно опережает темпы строительства новых дорог. Еще в 1998 году был превышен показатель 100 автомобилей на тысячу человек в среднем по стране, тогда как городская дорожно-транспортная инфраструктура до сих пор остается на уровне 60-100 автомобилей на тысячу жителей. Нетрудно представить, что будет твориться на дорогах в 2010 году, когда количество машин составит 230-300 на тысячу человек, а годовые продажи легковых автомобилей перешагнут отметку 3 миллиона.

Являясь одним из показателей благосостояния общества, высокая автомобилизация влечет за собой всё больше негативных последствий, особенно в крупных городах. При чрезмерно высокой плотности транспортных средств скорость движения снижается настолько, что автомобиль полностью утрачивает одно из важнейших своих достоинств - динамичность. В часы пик скорость сообщения на улицах крупных городов составляет 5-10 км/ч, что дискредитирует саму идею, заложенную в автомобиль при его создании - экономию времени за счет высокой скорости сообщения.

Вторым негативным последствием роста автомобилизации населения является повышение количества дорожно-транспортных происшествий. ДТП наносят экономике России ущерб, размеры которого составляют 2,2-2,6% ВВП -портятся дорогостоящая техника и грузы, получают увечья и гибнут люди. Решение проблемы безопасности дорожного движения относится к наиболее приоритетным задачам развития страны. В начале 2006 года Правительством РФ утверждена Федеральная целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 гг.».

Обеспечение быстрого и безопасного движения в современных городах требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера.

К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся строительство новых и реконструкция существующих улиц, многоуровневых транспортных развязок, подземных и надземных пешеходных переходов, объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков и т.д. Понятно, что такие мероприятия требуют значительных капиталовложений и не всегда осуществимы.

Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей улично-дорожной сети. При реализации таких мероприятий особая роль принадлежит внедрению технических средств регулирования с применением ЭВМ, средств автоматики, телемеханики, диспетчерской связи и телевидения для управления движением в масштабах крупного района или целого города.

Вот почему в развитых странах интенсивно ведутся работы по созданию сложных автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУД).

Автоматизированные системы управления дорожным движением

Типичная АСУД работает следующим образом. Информация о параметрах транспортных потоков собирается детекторами и телекамерами, передается в центр управления АСУД и обобщается, после чего на основе полученных данных рассчитываются режимы работы светофоров. Помимо управления светофорами, АСУД может сообщения о каких-либо значимых событиях (ДТП, затор, пробка и т.п.) выводить на информационные табло или передавать на мобильные терминалы различных служб и частных пользователей. Опыт зарубежных стран показывает, что внедрение современных АСУД без строительства дополнительных дорог может обеспечить повышение пропускной способности существующих транспортных сетей на 20%.

Отдельно следует упомянуть актуальность своевременного распознавания ДТП. Изучение особенностей современного дорожно-транспортного травматизма показывает, что происходит постепенное увеличение количества ДТП, в которых пострадавшие получают травмы, характеризующиеся особой тяжестью повреждений. Неэффективная организация работ по своевременному обнаружению ДТП и оказанию медицинской помощи пострадавшим является одной из основных причин высокой смертности при ДТП. Общая смертность пострадавших в ДТП в 12 раз выше, чем при получении травм в результате других несчастных случаев, инвалидность - в 6 раз выше, а в госпитализации пострадавшие нуждаются в 7 раз чаще.

Одной из наиболее характерных особенностей проявления аварийности является высокая концентрация ДТП на определенных участках. Статистика, собранная в ряде стран, показывает, что 40% ДТП сконцентрированы на участках дорог, составляющих не более 10% протяженности всей улично-дорожной сети1. Это означает, что для организации своевременного реагирования на 40% ДТП достаточно оснастить системами автоматического распознавания ДТП лишь 10% дорог!

Помимо измерения характеристик транспортных потоков и фиксации ДТП, следует ожидать развития такой функции АСУД, как контроль участников дорожного движения. Это связано с необходимостью ужесточения реакции со стороны ГИБДД на грубые нарушения водителями правил вождения - в условиях интенсивного движения подобные нарушения резко ухудшают дорожно-транспортную обстановку.

Таким образом, развитие АСУД требует развития технических средств, которые смогут выполнять мониторинг, автоматическое распознавание и регистрацию различных ситуаций:

  • Определение характеристик транспортного потока. Информация о потоках может быть использована для адаптивного управления дорожным движением с помощью светофоров.
  • Обнаружение заторов, пробок и ДТП. Автоматическое выявление таких событий позволит ускорить реагирование соответствующих служб и, в случае ДТП, оказание медицинской помощи пострадавшим.

  • Определение фактов грубого нарушения правил дорожного движения (ПДД) с последующим автоматическим наведением телекамеры на автомобиль и распознаванием его регистрационного номера. Примеры таких нарушений -превышение скорости, проезд на красный свет, выезд на встречную полосу, разворот в запрещенном месте, появление крупногабаритного транспорта на запрещенных участках, обгон на перекрестке или на железнодорожном переезде и т.д. Результатом работы АСУД в этом случае будет сохранение видеоролика, фиксирующего нарушение ПДД, и распознанный регистрационный номер.
  • Обнаружение объектов, вызывающих резкое ухудшение дорожно-транспортной обстановки. Обнаружение припарковавшихся автомобилей и прочих препятствий (например, выпавшего груза), которые создают серьезные помехи другим участникам движения. На основании полученной информации может быть принято решения о направлении к месту события эвакуаторов или дорожных служб.

Организация мониторинга дорожного движения

Развитие АСУД в России нельзя назвать удовлетворительным. Еще в начале 80-х годов в СССР были приняты документы, предусматривающие внедрение АСУД во всех городах с населением более 100 тысяч человек. К сожалению, вместо реализации этих планов последовал развал плановой экономики, а затем и самого государства.

Сегодня городские АСУД представляют собой системы управления лишь светофорной сигнализацией (рис. 2), а не транспортными потоками.

Светофорные объекты объединены в единую сеть с выводом информации в Центр управления АСУД.

Расчет управляющих параметров осуществляется вручную - для дорожной сети составляется «расписание» работы светофоров, учитывающее суточные, недельные и сезонные колебания характеристик транспортного потока.

Оператору АСУД доступна только информация о состоянии светофорных объектов (»исправен/неисправен») и текущих режимах работы светофоров. Эти режимы могут переключаться автоматически по расписанию или по команде оператора АСУД.

Недостаток такой системы очевиден -оператор АСУД, находясь в Центре управления, не владеет информацией о реальной дорожной ситуации на перекрестках.

Транспортный поток как объект управления весьма своеобразен и обладает крайне неприятными с точки зрения управления свойствами. На транспортный поток оказывают непосредственное влияние самые разнообразные случайные события: проведение дорожных работ на отдельных участках, ДТП, резкие колебания погоды, изменение условий видимости и состояния дорожного покрытия и т.д. Всё это приводит к несоответствию режима работы светофора реальной обстановке на перекрестке и, как следствие, к появлению заторов. Затор, возникший на одном перекрестке, в условиях интенсивного городского движения немедленно распространяется на соседние перекрестки и далее, как при цепной реакции, по всей дорожной сети.

Таким образом, при отсутствии обратной связи, которая давала бы оператору информацию о реальной ситуации на перекрестках, применяемый у нас термин «автоматизированная система управления движением», по сути, является некорректным. Объектом управления в АСУД является транспортный поток. Исполнительные механизмы, воздействующие на объект управления, -это светофоры. Автоматизация же сбора информации о потоках теоретически возможна, но на практике не реализована. Детекторы транспорта, распространенные за рубежом, не получили распространения в России либо из-за несоответствия нашим климатическим условиям и «национальным особенностям» дорожного строительства (индукционные петли), либо из-за чрезмерной дороговизны (видео- или микроволновые детекторы).

Разумным шагом к созданию обратной связи между центром АСУД и дорожным движением может стать установка на автомобильных дорогах систем видеонаблюдения.

Во-первых, видеоизображение - это наиболее содержательный и адекватный человеческому восприятию способ подачи информации.

Во-вторых, в дальнейшем систему видеонаблюдения можно расширить до системы, автоматически определяющей характеристики дорожного движения путем анализа изображения.

Перспективы применения видеонаблюдения в транспортных системах

Есть все основания полагать, что видеонаблюдение займет значительное место в АСУД. Технология компьютерной обработки изображений, сформированных при помощи телевизионной камеры, которая установлена вблизи определенного участка автодороги, обладает множеством неоспоримых преимуществ по сравнению с другими способами измерения характеристик транспортных потоков.

Как отмечалось выше, видеоизображение является наиболее полноценным и адекватным человеческому восприятию источником информации. В отличие от людей, автомобили как объекты наблюдения имеют более простой и предсказуемый характер движения - заранее известны область и возможные направления их движения. При правильной установке телекамеры корпуса отдельных автомобилей на трассе не закрывают друг друга. Всё это упрощает организацию видеонаблюдения за автомобилями и повышает качество работы подобных систем. Одновременно информация о транспортных средствах и характере их движения может представлять большую ценность для различных категорий потребителей.

Системы видеонаблюдения за транспортными средствами могут сообщать о скорости транспортных потоков, пробках на дорогах, ДТП и особо опасном либо запрещенном поведении транспортных средств (рис.3). Сведения о пробках на дорогах будут полезны как для простых граждан, которые выбирают предполагаемый маршрут поездки, так и для государственных регулирующих служб - им это поможет принимать решения об удалении машин, блокирующих движение и т.д. Сообщения о ДТП станут автоматически передаваться в спасательные и аварийные (технические) службы. Если система анализавидеоизображения дополнена модулем считывания номерных знаков машин, то данные, получаемые системой, могут использоваться для привлечения нарушителей к ответственности.

Именно поэтому компания ITV уделяет особое внимание созданию специализированных модулей анализа видеоизображения, ориентированных на использование в составе перспективных систем управления и контроля дорожного движения. Такие модули могут решать следующие задачи:

  • обнаружение автомобиля на динамическом изображении (последовательности кадров);
  • распознавание класса и габаритов обнаруженного автомобиля (мотоцикл / легковой автомобиль / грузовик или автобус);
  • определение координат обнаруженного автомобиля;
  • определение скорости обнаруженного автомобиля;
  • определение события «остановка автомобиля в зоне наблюдения»;
  • определение события «начало движения автомобиля в зоне наблюдения»;
  • обнаружение автомобиля на статическом изображении (отдельном кадре);
  • сопровождение движущихся автомобилей при их переходе из зоны наблюдения одной телекамеры в зону наблюдения другой телекамеры (при условии, что зоны наблюдения телекамер пересекаются, а переход совершен в зоне пересечения);
  • согласованная работа обзорной телекамеры, дающей общий вид определенного участка, и PTZ-телекамеры, которая может наводиться на отдельный объект для распознавания государственного регистрационного номера.

Повышение качества телекамер, увеличение быстродействия вычислительных платформ, развитие алгоритмов анализа изображений - всё это позволяет создавать системы мониторинга с принципиально новыми возможностями и потребительскими качествами.


Полезные материалы