Умные светофоры. Как молодой учёный пытается уменьшить пробки в Белгороде

В Белгороде провели очередной отбор по программе «УМНИК». По факту, это конкурс, в котором молодые учёные показывают экспертам свои бизнес-проекты и, в случае успеха, получают гранты на реализацию своего высокотехнологичного бизнеса. В этом году региональная часть конкурса проходила в бизнес-пространстве «Контакт». Всего белгородцы подали 153 заявки, в финал допустили 73 проекта, из которых гранты по 500 тысяч рублей получат авторы 11 лучших. Пока результаты «УМНИКа-2016» ещё не известны, мы пообщались с одним из финалистов конкурса — Анастасией Шевцовой, которая предложила экспертам проект, который может улучшить транспортную ситуацию в Белгороде.

***

Анастасия Шевцова три года преподаёт в БГТУ имени Шухова на кафедре эксплуатации и организации движения автотранспорта. Молодой преподаватель на «УМНИКе» защищала проект, в котором предложила изменить работу светофоров в Белгороде, чтобы положительно повлиять на транспортную ситуацию в городе. Анастасия сразу огорчила, заверив что от пробок в областном центре никак не избавиться, но можно «докрутить» местные светофоры так, чтобы они подстраивались под автомобильный поток. А вот как это сделать — уже отдельная бизнес-задача.

— Мы должны понимать, что в Белгороде без радикальных мер нельзя избавиться от пробок в час пик. Можно, конечно, как в Гонконге построить многоуровневую развязку и разделить потоки машин, чтобы они не встречались. Но в наших городах при стеснённых условиях никто не будет строить масштабную развязку где-нибудь в центре города. Да и денег на это нет. Зато есть светофоры.

— Светофоры стоят уже очень давно, разве можно из них что-то ещё выжать?

— Их необходимо правильно настроить, чтобы они пропускали максимально возможное количество машин. Как работает светофор сейчас? Тут будет немного теории, потому что всё, что касается дорог и машин на них, давно изучено и переизучено, остаётся только использовать эти знания. В общем, давайте представим себе одностороннюю дорогу шириной три метра. Учитывая исследования, мы знаем, что в час по этой дороге может проехать 3,6 тысячи машин. Это грубо, потому что там есть куча факторов, которые влияют на итоговое число. И машины, о которых мы говорим, это не какие-то определённые, а все одинаковые — легковые (не джипы и автобусы). Как только у нас появляется какое-то устройство, которое затрудняет движение, а светофор именно это и делает, то пропускная способность дороги уменьшается вдвое. То есть на нашей воображаемой дороге со светофором сможет проехать уже 1,8 тысячи машин в час.

Фото Антона Вергуна

— Неужели в Белгороде можно так сильно загрузить дорогу?

— Я как-то ехала, и на въезде в город висел плакат, мол «Каждый четвёртый житель области имеет свою машину». А это, ведь, моя тема. Захотела проверить. Нашла научную статью, в которой исследовали регионы России. У нас на тысячу жителей выходило около 280 машин. Так что да — это правда.

— Воображаемая дорога...

— Вы помните, что по научным исследованиям по нашей односторонней дороге шириной три метра может проехать 1,8 тысячи машин за час. Я и начала исследовать это число. У меня возникло предположение, что в разных районах города поток машин может сильно отличаться. И смысл моего исследования в том, чтобы понять, как меняется состав автомобильного потока и влияет ли это на тот максимум [1,8 тысяч машин в час], который может проехать по нашей воображаемой дороге. Исследования не конкретизируют, какой именно автомобиль едет по дороге. Там опираются на усредненный автомобиль — легковушку с зафиксированными габаритами. А по факту в городе можно встретить и Daewoo Matiz, и какой-нибудь Range Rover. Согласитесь, что поток из внедорожников будет гораздо длиннее, чем поток малолитражек, а значит и времени, чтобы проехать светофор им надо больше.

— Согласен.

— К этому я и пришла: сам состав транспортного потока должен влиять на работу светофора, а не примерные стандарты. Потому что сейчас светофор работает циклами. У него есть несколько режимов работы, которые меняются каждый час, при этом не важно какая реальная обстановка на дороге. В своём исследовании я разделила Белгород на девять районов, которые отличаются автомобильными потоками. Выяснилось, что машины, которые едут по Богданке отличают от, например, машин в центре города. И это должно влиять на пропускной цикл светофора, чтобы при необходимости мы могли какому-то светофору добавить лишних две секунды зелёного света, но для этого надо знать, где их можно забрать. Кажется, что две секунды ничего не решат, но в час это уже минут пять дополнительного зелёного света.

— Как вы собираетесь понять, какие именно машины едут в потоке?

— Есть такое устройство «детектор транспорта». Несколько таких у нас есть на кафедре в университете. Сейчас в тестовом режиме мы ставим его на некоторые улицы города и тестируем. Но этот детектор, скажем так, примитивный. Он выделяет в потоке шесть категорий машин: легковушки, автобусы, грузовые... и так далее. Он не делит эти машины по габаритам. Понятно, что нам не надо знать конкретную марку и модель машины, но вы должны понимать, что только легковые автомобили по габаритам делятся ещё на шесть классификаций. Я хочу заставить этот прибор точно различать машины по габаритам. Для этого уже программу написала.

Фото Владимира Корнева

— Ну есть у вас такой прибор, а дальше что?

— Все городские светофоры связаны с центральным управляющим пунктом. Они работают сами по себе, но в ЦУПе можно их мониторить: там есть большая карта, где видно в каком режиме работают светофоры и всё ли с ними в порядке. Мы хотим, чтобы все данные с нашего усовершенствованного в будущем «детектора транспорта» передавались в ЦУП, где тоже будет установлена моя программа, которая будет менять режим светофоров по ситуации.

Я буду знать сколько и каких машин у меня стоит перед светофором. Я буду знать это в воскресенье, в понедельник и так далее — появится статистика. Мы будем знать, что такого-то числа, во вторник в 15:00 у нас на протяжении месяца была такая ситуация с транспортным потоком. В будущем можно будет просто выставлять жёсткие режимы на светофорах, ориентируясь на собранную статистику. При этом мы будем учитывать праздники (31 декабря, например), а в будущем и сезонность (зима, лето). Если мы видим, что ситуация на дороге изменилась, то мы просто заново выставляем детекторы, которые обновляют статистику.

— А в чём бизнес-модель этого проекта? «УМНИК» — это же про предпринимательство?

— Если грубо, то я беру детектор, прошиваю его своей программой и продаю муниципалитетам, например. Понятно, что не я придумала этот детектор, но сейчас это скорее прибор для научных исследований. А с моей программой он становится прикладным и полезным для городской администрации. К тому же, их не надо закупать много. Чтобы исследовать транспортный поток и его загруженность, достаточно двух детекторов, которые надо поставить в начале улицы и в конце. Дальше — просто накапливать статистику и исследовать остальные улицы. Поэтому сейчас я и участвую в «УМНИКЕ»: на грант мы проведём свои исследования с прошитым детектором и той информацией, которую он нам даёт.

— От пробок точно нельзя избавиться?

— Светофоры и знаки дорожного движения могут улучшить транспортную ситуацию на 20-25 процентов максимум. Вопрос в том, как этого добиться.