Автодорожные телекоммуникационные сети — основа для создания интеллектуальных

Автодорожные телекоммуникационные сети - основа для создания интеллектуальных транспортных систем (ИТС) Volga Zhiguli Докладчик – к. т. н. , Генеральный директор АО «СМАРТС» Бибикова Е. Г. Самара

Стратегическая инициатива Проект АО «СМАРТС» «Создание автодорожных телекоммуникационных сетей» был одобрен 8 апреля 2014 года на заседании наблюдательного совета автономной некоммерческой организации «Агентство стратегических инициатив по продвижению новых проектов» под председательством Президента Российской Федерации В. В. Путина. Проект поддержан профильными Министерствами и ведомствами: Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 2

Цели и задачи проекта Создание и эксплуатация сверхмощной общедоступной телекоммуникационной инфраструктуры для предоставления современных и перспективных телекоммуникационных услуг. Формирование инфраструктуры сети ВОЛС для создания ИТС Минтранса России и обеспечения транспортной безопасности¹. Создание условий для реализации целевых программ 1 - ФЗ от 9 февраля 2007 г. № 16 -ФЗ "О транспортной безопасности" (с изменениями на 13 июля 2015 года). Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 3

Схема транспортной многоканальной коммуникации на территории Российской Федерации 4

Стратегическая инициатива АО «СМАРТС» представило проект «Создание автодорожных телекоммуникационных сетей» на 7 -й Международной специализированной выставке-форуме ДОРОГАЭКСПО 11 -13 октября 2016 года. Фото: http: //www. mintrans. ru/news/photogallery/ За основу топологии сети предлагается взять уже существующую структуру автомобильных дорог - уникальный транспортный коридор, обеспечивающий доступ до каждого населенного пункта России Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 5

Международный опыт строительства ВОЛС по автодорогам Анализ правовых и технологических аспектов реализации проектов по прокладке ВОЛС в полосе отвода автомобильных дорог за рубежом показал, что в таких странах как Ирландия, Германия, Финляндия, Швеция, США и др. разработаны законодательные меры и обязательные рекомендации, требующие от проектировщиков и операторов предусматривать прокладку новых линий связи в полосе отвода или обочинах автомобильных дорог. Так, например, в Ирландии принят «Национальный план развития ШПД» , а в 2010 году принят закон, регулирующий прокладку ВОЛС вдоль автодорог. Для реализации нового законодательства Национальной администрацией дорог Ирландии был разработан руководящий документ «Recommendations for Underground Telecommunications Cable Works» : ü ü ü Вдоль автодорог первой и второй категории должны прокладываться пакеты в составе не менее 4 -х трубок. Регулирующие органы могут потребовать от операторов проложить дополнительное количество труб для прокладки в них кабелей в перспективе Вдоль тех национальных автодорог, где есть обочина, пакет из 4 -х трубок (как минимум) прокладывается в пределах одной из обочин (в случае автобана обочины есть обязательно). Если обочина автодороги отсутствует, микротрубки должны прокладываться в пределах твердой обочины, в случает и ее отсутствия - в пределах проезжей части автодороги. Рекомендуемая глубина прокладки микротрубок в Ирландии составляет 450 мм. Протяженность ВОЛС вдоль автодорог в Европе по оценочным данным превышает 1 млн. км, в том числе магистральных – 40000 км. Развивающиеся страны активно используют этот опыт в строительстве национальных и региональных сетей связи Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 6

Международный опыт строительства ВОЛС по автодорогам Выдержки из рекомендации Международного союза электросвязи МСЭ-Т L. 48 Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 7

Практический опыт строительства в России В 2016 г. построен пилотный участок ТМК ВОЛС на автодороге М 5 «Урал» - Сергиевск - Челно. Вершины - Шентала - Клявлино-Камышла-М 5 «Урал» на территории Самарской области (180 км). Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 8

Технология строительства Пакеты микротрубок укладываются в минитраншею шириной от 5 см до 10 см и глубиной от 40 см до 60 с применением фрезерной установки или бестраншейным способом с использованием кабелеукладчика (плуга). Последовательно производится монтаж и установка разборных кабельных колодцев, сокращает время монтажа и не требует дорогостоящей техники. Колодец в обочине Колодцы устанавливаются через ≈1 км и в местах примыкания автодорог. В образованные каналы прокладываются оптические микрокабели необходимой емкости методом пневмопрокладки. Строительство ЛКС ТМК производится без остановки дорожного движения. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 9

Технология строительства Строительство ТМК траншеекопателем Vermeer на территории Самарской области Варианты прокладки Прокладка ТМК с помощью кабелеукладчика (плуга) Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 10

Технические характеристики. Защитные полиэтиленовые трубки Проектом предусматривается прокладка пакета в составе от 4 -х до 8 -ми микротрубок внешним диаметром 16 мм. Пакет микротрубок объединен в единую структуру общей полиэтиленовой оболочкой по всей длине пакета, толщина оболочки 1 мм. Микротрубки изготовлены из полиэтилена высокой плотности. Основные характеристики: Пакеты микротрубок со встроенным силовым кабелем 220 В Механические нагрузки микротрубок: Примеры пакетов микротрубок Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 11

Технические характеристики. Смотровые колодцы При прокладке ТМК предусмотрено устройство колодцев. Колодец, представляющий из себя модульную (сборно-разборную) конструкцию, собирается на трассе из поликарбонатных секций (модулей) и устанавливается в предварительно разработанный котлован, в случае необходимости (замены на другой типоразмер) колодец может быть отрыт, разобран и перевезен в другое место. Тип колодцев ЕК 328, ЕК 388 (Нагрузка на крышку до 40 т). За счет того, что все элементы изделия изготовлены из поликарбоната или оцинкованной или нержавеющей стали – изделие обладает следующими физико-химическими характеристиками*: • высокая термостойкость (-40 С/ +120); • Стабильность во времени физических характеристик на протяжении всего срока эксплуатации; • Пожаробезопасность (поликарбонат относится к категории трудновоспламеняемых, самозатухающих материалов); • Устойчивость к воздействию микроорганизмов; • Химическая стойкость; • Устойчивость к ультрафиолетовому излучению и внешним природным воздействиям. Срок эксплуатации – 40 лет *Источник: ООО «Техноком» , Стандарт организации СТО 1. 1 -2014 «Поликарбонатные колодцы и поликарбонатные технические колодцы. Технические условия» для добровольного применения на объектах ГК «Автодор» № 13111 -ПТ от 10. 9. 2014. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 12

Технические характеристики. Защитные полиэтиленовые трубки, волоконно-оптический кабель 13 Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 13

Инновационность технологии Традиционно в строительстве ВОЛС используется два способа, имеющих значительные недостатки: в грунт на опорах ЛЭП Тысячи владельцев земли Нельзя подвешивать много кабелей Ограниченный доступ к ВОЛС Обрывы и падение опор Дорого Невозможно, где отсутствуют опоры Высокая аварийность Ограниченный доступ, регламентируемый владельцами опор Страдает городская среда Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 14

Инновационность технологии Дестабилизирующие факторы, влияющие на ВОЛС-ВЛ ВОЛС грунт ВОЛС в автодороге + - - 2 Пожары, возгорания в зоне ВОЛС + - - 3 Электромагнитные влияния на кабель 4 Нарушения правил охраны 5 Вандализм + + - - 6 Разрушение ВОЛС от ударов молнии Климатические факторы (изменение 7 температуры, обледенение и т. д. ) Вибрация от внешних воздействий, 8 в т. ч. ветра 9 Наводнения 10 Грызуны + + - - + + + - 11 Разрушение и падение опор сети + - - 10 4 1 Механические воздействия на кабель 1 (падение деревьев) Итого количество дестабилизирующих факторов Прокладка ВОЛС в автодороге является наиболее надежным способом содержания и эксплуатации линейных сооружений Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 15

Инновационность технологии Возможность расширения ВОЛС при различных способах прокладки Способ прокладки ВОЛС на опорах ЛЭП в грозотросе самонесущий навивной ВОЛС в грунт кабель в грунт Возможно в ограниченных объемах в зависимости от Возможность категории ВЛ и невозможно расширения технического состояния опор ЛЭП и климатической зоны ВОЛС в автодороге в транспортной многоканальной коммуникации (ТМК) кабель в ЗПТ микротрубки Возможно в ограниченных объемах в зависимости от диаметра существующей ЗПТ и типа проложенного кабеля возможно При прокладке ВОЛС в автодороге в транспортной многоканальной коммуникации (ТМК) возможно дальнейшее расширение с минимальными затратами, связанными с пневмопрокладкой (не более 20% от общей стоимости работ). Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 16

Преимущества используемой технологии 1. Надежность - достигается за счет: ü размещения ВОЛС в обочине автодороги (отсутствие биологических и механических факторов влияющих на этот показатель); ü круглогодичной и круглосуточной доступности ВОЛС для эксплуатационно-технического обслуживания. Показатели надежности ВОЛС, Автодорожных телекоммуникационных сетей Коэффициент готовности (Кг) линии > 0. 9995 Среднее время между > 10000 отказами, ч Время восстановления, < 6 ч 2. Живучесть - достигается за счет: ü выполнения требований к построению сети связи проектировании (топологии сети). Например, на приведенном рисунке на участке между 6 и 7 узлами возможно 28 вариантов полного резервирования ВОЛС Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 17

Преимущества используемой технологии 3. В 2 раза сокращаются расходы и сроки проектирования ВОЛС; 4. В 2 -3 раза сокращаются расходы на строительство и техническую эксплуатацию ВОЛС; 5. Отсутствие работ в скальных грунтах, болотах и сухих горячих торфяниках; 6. Возможность наращивания пропускной способности ВОЛС в будущем без проведения земляных работ; 7. Обеспечивается недискриминационный доступ операторов к связной инфраструктуре; 8. Фактически один землепользователь и, как следствие, облегченная процедура согласований; 9. В 160 раз уменьшаются объемы использования земельных ресурсов ( 5 -10 см обочины дороги вместо 4 -32 м охранной зоны кабелей при прокладке в грунт). Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 18

Преимущества используемой технологии Применяемые технологии передачи данных: Скорость Технология передачи Модель трафика ИТС на примере автодороги М-10 Москва - С. -Петербург, Тбайт/мес. *** Объем информации GPRS EDGE 3 G 4 G(LTE-A) Мбит/с ≤ 0, 17 ≤ 0, 37 ≤ 42* ≤ 150* Тбайт/мес. ≤ 0, 053 ≤ 0, 115 ≤ 13 ≤ 40 ВОЛС** 8· 10⁶ 2, 5· 10⁶ * Теоретически достижимая пиковая скорость в восходящем канале ** При использовании DWDM на 80 каналов по 100 Гбит/с *** 1 Тбайт = 1 Мбайт · 10⁶ Таким образом, реализация проекта АО «СМАРТС» полностью обеспечит потребности в ресурсах высокоскоростных каналов передачи данных и создаст задел для внедрения перспективных технологий ИТС. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 19

Основные задачи, решаемые проектом для транспортного комплекса • Обеспечение максимальной эффективности функционирования транспортнодорожного комплекса страны путем повышения качества удовлетворения потребностей экономики и населения в безопасных и эффективных транспортных услугах. • Повышение безопасности транспорта и на транспорте за счет внедрения ИТС. • Развитие беспилотных технологий. • Высокая технологичность и надежность, круглогодичная доступность для эксплуатации, минимальные затраты на строительство и эксплуатацию линейнокабельных сооружений. • Высокое качество обслуживания за счет всесезонной доступности линейнокабельных сооружений. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 20

Цели и задачи проекта в области транспорта На основе решений АО «СМАРТС» могут быть реализованы проекты создания ИТС и другие современные технологичные проекты, необходимые для развития инфраструктуры Минтранса России. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 21

Автодорожные телекоммуникационные сети Реализуемые проекты ИТС Минтранса России Система «Безопасный город» Единое парковочное пространство Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 22

Комплекс «Безопасный город» Транспортные средства (ТС) Автовокзал, автостанции, автобаза Субъекты Технологический комплекс Объект транспортной инфраструктуры (ОТИ) Монитор инг парковоч ных мест Транспортный комплекс Порты и т. д. Перекрестки, весовые и т. д. (иные…) Мосты, тоннели и т. д. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 23

Комплекс «Единое парковочное пространство» Повышение эффективности использования парковочных мест Финансовая состоятельность проекта Выгоды от реализации Центр обработки данных Проект системы Снижение нарушений правил парковки Программноаппаратный комплекс Основные составляющие системы Дополнительный доход в бюджет Увеличение средней скорости движения в зонах платной парковки Выгоды от использования системы Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 24

Подсистемы ИТС 1. Автоматизированная система управления дорожным движением (АСУДД): Три уровня иерархии: - Ситуационный центр – верхний уровень; - Локальный ЦУ – средний уровень -Периферийные комплексы технических средств на автодорогах – нижний уровень. Типовое требование к средствам связи для информационного обмена • выделенные ВОЛС; допускается VPN; • обмен данными по технологии Industrial Ethernet 10/1000, протокол TCP/IP. • Резервирование через беспроводные способы передачи данных. Информационный обмен: • от локального ЦУ в ситуационный центр: - параметры транспортных потоков, - изображения с видеокамер подсистемы видонаблюдения, - информация о метеорологической обстановке, - информация о работе периферийного оборудования, - информация о движении дорожной спецтехники, - информация о СВП. • от ситуационного центра в локальный ЦУ: • команды управления, запросы о состоянии оборудования ИТС автодороги, • запросы о режимах работы и состоянии СВП. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 25

Подсистемы ИТС Мониторинг параметров транспортных потоков включает три аппаратно-программных комплекса: - мониторинг параметров на основе показаний транспортных детекторов; Детектор транспортных средств – прибор автоматического учета движения (ОДМ 218. 2. 032 -2013) в составе: пассивный инфракрасный (PIR) для скоростей <5 км/ч, ультразвуковой (US)- определяет габариты т/с , радарный (Radar MW) для скоростей 12 -255 км/ч, устанавливаются на П-образных опорах непосредственно над каждой полосой. - мониторинг параметров на основе показаний определения госзнаков для фиксации времени проезда: - мониторинг параметров на основе GPS/ГЛОНАС треков от бортовых устройств. Рекомендованная частота расстановки детекторов: Ситуация Частота Перегоны автомобильных дорог Через каждые 2 -5 км (интенсивность ТС менее 30 000 авт. /сут. ) Участки автомобильных дорог с Через каждые 500 м повышенной аварийностью Участки автомобильных дорог с повышенной интенсивностью Через каждые 500 м (интенсивность ТС более 30 000 авт. /сут. ) Съезды и въезды на автомобильные дороги На каждом въезде и съезде с развязки Искусственные сооружения На каждом искусственном сооружении Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 26

Подсистемы ИТС Автоматизированные комплексы фиксации нарушений ПДД автоматическая видео – фотофиксация; оборудование систем связи и передачи данных; оборудование систем электропитания. Видеонаблюдение о транспортной обстановке; о функционировании пунктов СВП; за метеообстановкой; о состоянии дорожной инфраструктуры. Требования к характеристикам: • непрерывное наблюдение, цветное видеоизображение с частотой не менее 25 кадров/с. ; Для передачи требуется скорость до 12 Мбит/с. • дискретное с частотой 1 кадра в 5 -15 секунд. Требования к пропускной способности каналов связи для нужд видеонаблюдения: • аналоговая камера видеонаблюдения - до 1, 5 Мбит/с, • IP- камера от 2 до 8 Мбит/с. Рекомендуется устанавливать видеокамеры на прямолинейных участках дорог в среднем через 500 -800 м (аварийно-опасные участки, места концентрации ДТП, мосты, путепроводы, тоннели, парковки, въезды пунктов СВП). Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 27

Пример решения реализации фото-видеофиксации нарушений ПДД Состав комплекса фотовидеофиксации - опора - технологическое оборудование - ТМК - волоконно-оптический кабель Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 28

Подсистемы ИТС Информирование участников дорожного движения – динамические информационные табло в составе: -Центральный пункт управления; - Периферийные технические средства, устанавливаемые на дорогах. Требования к пропускной способности каналов связи - не определены. Максимальное расстояние установки средств отображения: В населенных пунктах Количество полос в одном направлении Максимальное расстояние установки, м Вне населенных пунктов До 3 3 и более 1000 1500 2000 Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 29

Подсистемы ИТС Системы взимания платы Аварийно-вызывная связь Весогабаритный контроль На постах весового контроля на дорогах общего пользования РФ полностью «свести на ноль» человеческий фактор при проведении процедуры весогабаритного контроля на дорогах Оснащение: весоизмерительное оборудование; оборудование для измерения габаритов т/с; оборудование фото-видеофиксации; средства информирования участников; инженерными системами. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 30

Подсистемы ИТС Мониторинг метеорологической обстановки Методическими рекомендациями (МЧС России. М: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2015. -156 с. ) по работе органов управления и сил РСЧС по предупреждению и ликвидации ЧС, вызванных заторами на федеральных автомобильных дорогах (ФАД), предусматривается проведение мониторинга состояния ФАД - уточнение обстановки возможно производить через видеокамеры, расположенные вдоль ФАД в режиме реального времени - обеспечить передачу потоков видео с видеокамер в ОДС ЦУКС регионального центра (через 20 км) мониторинга состояния ФАД с использованием модульных метеостанций с видеонаблюдением в режиме повышенной готовности (а так же в случае прогнозирования неблагоприятных метеоусловий: туман, снег, гололедные явления, налипание мокрого снега) каждые 3 часа, что потребует дополнительной пропускной способности сети передачи данных. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 31

Обеспечение объектов придорожного сервиса высокоскоростным доступом в Интернет Создаст всеобъемлющую систему безопасности автозаправочных станций/автозаправочных комплексов: • сохранность денежных средств и товарных ценностей; • безопасность персонала и клиентов; • предупреждение неправомерных действий со стороны персонала, клиентов и сторонних лиц; • выявление нарушений нормального режима функционирования объекта (пожар, проникновение на защищаемый объект и т. д. ); Доступность различных платежных систем (банкоматы, терминалы оплаты и. т. п. ) Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 32

Авторские права Технология строительства Автодорожных телекоммуникационных сетей защищена патентами. Авторские права принадлежат патентообладателю Кирюшину Геннадию Васильевичу. Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 33

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! АО «СМАРТС» 443013, г. Самара, ул. Дачная, д. 2, корп. 2 Тел. 846 991 18 12 Конфиденциально, все права принадлежат АО «СМАРТС» 34