トールウェイテクノロジー：現在と近未来

「クラシック」ヴォロネジバイパス充電ポイント-ヨーロッパ最大の1つ



有料道路技術に関する最後の記事が公開されてから2年以上が経過しました。 この間、ロシア連邦の有料道路のネットワークは大幅に成長し、新しい技術が出現して適用され、最終的に古い問題が解決されました（そして新しい問題が現れました）。 また、一連の記事全体を公開できる技術的なニュアンスに関するメガプロジェクト「Plato」が開始されました（社会的なニュアンスは謙虚に無視します）。 有料道路のアイデアが好きかどうかに関係なく、それらの自動化は、さまざまな分野の交差点における非常に興味深い具体的なITタスクです。 この領域にはますます多くのプロジェクトがあり、それに応じて、タスクを包括的に理解している人はますます少なくなります。 したがって、説明されている嘆かわしい状況を少なくともわずかに修正するために、わが国の有料道路業界ですでに積み上げられていることを要約し、今後数年で賭けられるテクノロジーをナビゲートするために少し先を見てみましょう。 おそらく便利です。

ボンボヤージュ、またはロボブハバリア

2011年以降、タクシーは（古典的な）スキームに従ってタクシー（ 支払いゾーンで 、専門家によると）で車を止めるという旅行のためのお金を集めるビジネスが存在しました。 当初、外国人はこのビジネスの自動化に完全に従事していましたが、今日私たちは何かを学び、いくつかのコンポーネントを「インポート」しました。 基本的な技術的瞬間は、2012年からの私の記事（ リンク ）に記載されており、それ以降大幅に変更されていません。



有料道路では、料金は、かつてフランスのコンサルタントからコピーされたAvtodor Group of Companiesの規則によって決定された車両クラスに依存します。 ルールは4つのクラスの車両を区別します：高さ2メートルまでの車両、2から2.6メートルの高さの車両、2車軸の2.6メートル以上の車両、3軸以上の2.6メートル以上の車両。 ご覧のとおり、最後の2つのクラスには軸があり、その自動計算は私たちの状況では難しいタスクであることがわかりました。 事実、ヨーロッパでは、道路の表面にある軸の計算に光学センサーが使用されています。 上部にある大きな鉄の存在を検知する誘導ループと組み合わせて、これらのセンサーは非常に効果的に軸をカウントします。 しかし問題は、気候がオフシーズンから別のオフシーズンにスムーズに変化し、2メートル未満のすべてが数時間で水と汚れの層で覆われるということです（そして高速道路では、すべての10 ） そのため、ビデオカメラとコンピュータービジョンソフトウェアを使用して軸を数えることにしました。これにより、寸法と軸の数の両方がすぐに決まりました。 そして、マシンビジョンシステムですでに問題が発生しました。雨、雪、不吉な影、不十分な照明、ヘッドライトからのまぶしさ-これらすべてがビデオ分類器を混乱させます。 光学センサーを定期的に掃除したり、悪天候でいたずらなマシンビジョンのパズルを解決したりする方が良いと判断する人はいません。 3番目のオプションは、コンクリートの厚さの自律型磁気センサーまたは高さ2メートルの側面から吊り下げられた安価なレーザースキャナー（ライダー）に基づく代替軸カウンターの使用も検討されています。 LIDARの設置には、コンクリートを捨てる必要はありません。また、寸法を測定することで優れた仕事をし、暗闇や悪天候を恐れず、高価な分類機器の完全な代替品になります。





レーザースキャナーに基づく3Dプロファイラーと、結果のポイントクラウドの例



両方のLIDAR自体は絶えず改善されています（このための自律輸送のおかげです）。また、それらのソフトウェアは、点群を分析して機能（車輪、トレーラー、貨物、眼鏡の数と位置など）を特定する問題を解決します。 現在、自動カービジョンシステムで使用するための従来のフォグライトの巣に収まる回転ミラーなしの低価格のライダーを発売し始めています（水はIR範囲に対して不透明で汚れているため、一般に私たちにとってもそうではありません）雪は最も洗練されたAIによって盲目にされることが保証されています）。



古典的な有料道路のユーザーは、 トランスポンダー -電子ガジェットの概念に精通しており、これを使用すると、停止することなく支払いポイントを通過できます。 技術的な詳細については、記事（ link ）で再度質問します。 トランスポンダーのユーザーの数は徐々に増加しており、夏季には一般的に潰れ始めます。 しかし最近になってようやく、主要な問題がようやく解決され、トランスポンダーの幸福に対する最後の深刻な障害が取り除かれました。1つのトランスポンダーでほとんどの有料道路を走ることができます。 いいえ、これが明らかなユーザーリクエストであることは明らかです。 しかし、欧州のトラック運転手のフォーラムを読むと、旅行、燃料、環境料金などを支払うために、それぞれがオンボードデバイス（いわゆるピアノ ）のコレクション全体を持ち歩く必要があることがわかります。 つまり、デバイスは1つではなく、すぐにはありません。 問題は技術的なものではなく、むしろ進化的なものです。 2012年には、「ヨーロッパのように」する機会がまだありましたが、一度は何かをしました。 数年の開発の後、多国間承認、締約国の成熟に伴う要件の継続的な調整を背景にした毎週の会議によって圧迫され、最終的に欧州のISO規格に従って実装されたオペレーター間相互作用情報システムを得ました 。



IPフレームワークでは、次の役割が強調されました。

• 発行されたトランスポンダーのリストを提供するトランスポンダー発行者 。
• PVPの高速車線を走行する車両のパラメーターを登録するサービスプロバイダー

IS相互運用者相互作用のアーキテクチャは、プライマリノードの分散クラスターに基づいています。各クラスターには、トランスポンダーのリスト、セキュリティキー、トランスポンダーを使用した旅行記録、オペレーターによるさまざまな修正など、すべてのデータのコピーが含まれます。 システムへの接続を希望する有料道路事業者からは、データを標準化された形式にし、交換プロトコルを実装し、DSRCアンテナの「ローミング」キーを入力するだけで、「エイリアン」ユーザーの通路を正しく登録できます。 トランスポンダーのメモリの基本的な内容はすべての参加者によって神聖に称賛されているISO 14906規格にenわれているため、データ修正の分野と、一般的なオペレーターの相互不信（実際、ブロックチェーンに類似したデータ複製アーキテクチャーをもたらした）で主な問題が発生しました。



明らかに、未来は電子充電技術にあります（このトピックに関する私の記事を参照）。 これらの技術のみが、ピーク時のバリア、資本構造、交通渋滞なしに、フリーフローモードで充電することができます。 しかし、逆に衛星測位技術に基づいたシステムからの明るい期待は、大幅に調整する必要がありました。 これは、プラトンの実装の厳しい現実と実際の経験によるものです。

未来からのゲスト

プラトンシステムの移動式および固定式制御ポスト



12トンの通行料システム（別名プラトン）の設計の運命は劇的であり、痛みに満ちています.2014年に世界のテクノロジー大手や大手銀行が参加した競争から、文字通り1年後のRostec構造によるシステムの英雄的な試運転に至るまで、さまざまです。 それでも、エラーや欠点に目をつぶると、純粋に技術的に「プラト」は充電システムの山の上に立ちます。 どちらが良い点でも悪い点でもあり、さらにその理由を説明します。 ところで、材料はここで思い出すことができます： one 、 two 。



プラトンおよび類似のシステムの技術的新規性は、充電目的で陸上の固定インフラストラクチャの使用を完全に放棄するという考え方です。 代わりに、有料道路の使用に関するデータは、GPSトラックの道路グラフへのバインドに基づいて生成されます。 このアプローチの利点は、道路網全体を料金体系でカバーできることです。 たとえば、プラトンは50,000 kmをすべてカバーしています。 連邦道路。 この場合、ネットワーク構成を変更したり、セグメントを追加または除外したり、さまざまな料金を入力したりできます：マイレージ、サイト、サイトの一部など。 同じシステム内で複数のネットワークと複数の事業者、たとえば連邦ネットワークと地域ネットワークを組み合わせることもできます（充電のコンテキストを決定するための構造化されたアプローチは、ISO 17575- *シリーズの規格で提供されています）。





ハイブリッド充電標準アーキテクチャ



そして、短所が始まります。 まず、地上インフラを完全に放棄することはできませんでした。 このようなクラスのシステムでは、収集ルールの実装をさらに制御する必要があります。 そのため、固定制御ポータル（400を超えるポータル）が連邦道路のネットワーク全体に設置され始め、制御車両（100を超える）が道路に沿って発射されました。 第二に、プロジェクト中に不快な驚きが生じ始めました。



事実、同様の西部のトラック通行料システムは、DSRCトランスポンダー（ドイツ、スロバキア）と組み合わせたオンボードGPSトラッカーを使用しています。 このようなトラッカーを装備した車両から制御ポータルを運転すると、システムは次の情報を受け取ります：クラス（レーザースキャナーによって決定）、認識された番号の写真、ユーザー識別を容易にするDSRCデータの読み取り、たとえば車両クラスとそのナンバープレートなど。 監視ポータルは、DSRCデータと直接測定のデータを独立して検証し、高い確実性で違反の事実、またはむしろ違反の事実について決定を下すことができます。



プラトンでは、明らかにコスト削減のため、トラッカーへのDSRCモジュールの追加を中止することが決定されました。 真夜中にコントロールポータルの下を掃除する泥で汚れたトラックの侵入者を識別するタスクは、今では2つの独立した識別手段がないため、はるかに複雑になっています。 悪天候では、ナンバープレートの可読性は通常の96〜97％から60〜70％に低下し、降雪以降は、ナンバープレートが3枚おきにしか読まれません。 信頼できる識別データの二次情報源はどこで入手できますか？ たとえば、部分的に読み取られたナンバープレートを取得し、登録ユーザーのデータベースと比較できます。 しかし、プレート認識技術に携わってきた人は皆、これを笑うだけです。なぜなら、プレートは通常一様にすべてまたは下から汚れているので、認識結果はすぐにプレート全体に沈み込むからです。 データベースに基づいて、ファンの数だけを復元して個々の数を固定しようとすることができますが、天候はしません。





速度制御システムが1つで車両を修理する余裕がある場合（まだ怖いです）、モニタリングポータルは、ナンバープレートの有無にかかわらず、単一の車を通過させてはなりません。これは有料道路の「所有者」のお金です。



2番目のアイデアは、受信したトラックからポータルの下の旅のデータを復元し、それらを観測結果と比較することです。 理論上は良いように聞こえますが、実際には、トラックをマップにリンクした後、道路セグメントの識別子のみがシステムに残り、その移動時間はポータルの下の移動時間とわずかに異なるため、ひどいことがわかります。 また、ポータルに一致するエリア（いわゆるジオフェンシング）を通過するときに、トラッカーファームウェアに特別なデータパケットを強制的に発行させることもできます。 ただし、これにはトラッカーのメモリに保存し、すべてのポータルの座標を迅速に更新する必要があります。 そして、小さなオブジェクト上のこのテクノロジー自体はエラーを伴います。



一般的に、走行距離を計算するためにトラックをマップにリンクすることは別の課題です！ 特に、請求書の品質が製本の正確さに直接依存する場合。 有料セグメントと無料セグメントが互いに近い密集した道路ネットワーク（たとえば、有料道路に平行な無料のアンダースタディ）では、GPSトラックジャンプが誤った請求につながる可能性があります。 山岳地帯、トンネル、高架下、ジャンクション、森、高層ビルの近く、またはクレムリンの近くでは、GPSデータにはまったく自信がなく、ソフトウェア開発者は可能な限り洗練されており、間接データを使用して車両をルート上に維持しようとしています。 そのような状況では、道路上に追加の「ビーコン」がなければ、何も保証されません。 すべて同じDSRCアンテナが助けになり、道路上にきちんとした「スポット」を形成します。 ISO 13141規格はLAC（Localization Augmentation Communication）サービスについて説明しています。これは、低コストのスタンドアロンDSRCビーコンのインストールを可能にし、その唯一の機能は、制御ユニットのメモリに座標とタイムスタンプを持つ固定データブロックを記録することです。 制御ロジックはこのデータを使用して、GPS追跡を調整します。





GPS追跡を補完するISO 13141 DSRCサンプルデータ

有料道路技術の近い将来

すべては有料道路の障壁がすぐになくなるはずであり、運転手は電子的な方法を全速力で奪われるという事実に行き着きます。 幸福への道のりには、3つの問題があります。

1. 軸の分類。 この記事で既に述べたように、全速で軸を見るのは非常に困難です。 そして彼らが育てられたら？ 一般に、関税を計算するときは軸を放棄するのがいいでしょう。 たとえば、車軸の数の代わりに、車両の長さを使用できます。
2. 犯罪者を指導するための弱い立法枠組み。 有料道路事業者には罰金違反者に対する法的理由はほとんどなく、支払いなしで道路に車を入れない権利がある場合、このオプションはフリーフローモードで彼から取り去られます。
3. それぞれの場合に適切な充電技術を選択する際の設計者の頭のお 。

上記の問題のうち、後者のみが技術的な問題です。 今後2年間で最大のインフラプロジェクトであるセントラルリングロードの例で分析します。 マスコミは最近、彼らが今年Zvenigorodの近くに無料のサイトを立ち上げたいとフラッシュした。





TSKAD-ロシア連邦で最初の有料道路で、 ほとんどの場合、障壁なしで通行できます



現在、3つの主要なフリーストリームチャージングテクノロジーがあります。GNSS-トラックバインディングに基づく、DSRC-トランスポンダーの使用、ANPR-ナンバープレート認識の使用です。 上記の技術を使用した課金システムパラメータの比較表を次に示します（図を完成させるために、RFIDと手動収集が追加されています）。





充電技術の比較パラメーター（ 経由 ）。



料金徴収技術の選択は、有料道路の作成と運用のコストと密接に関連しています。結局、すべての将来のプロジェクトは投資的性質のものであり、オブジェクトが安価であるほど、（理論的には）料金が安くなります。



これは、プロジェクトのタイプに応じてテクノロジーが配布される方法です。





技術選択マップ。 （ 経由 ）



写真からわかるように、大規模な道路ネットワーク上でのみGPSトラッカーを使用するのは理にかなっていますが、クライアントが商業輸送である場合は意味があります。 道路ネットワークの複雑さは、通常は出口から出口まで決定されるセグメントの数によって決まります。 セグメントの数に応じて、基本技術の選択がどのように決定されるかを以下に示します。





道路セグメントの数と有料道路利用者の数に応じた技術の選択（ 経由 ）



ご覧のとおり、中央環状道路（長さは30セグメント以下）など、少数のセグメントと多数のユーザーが存在する有料道路では、DSRCアンテナを備えたポータルを使用して旅行代金とビデオカメラを購入するのが理にかなっています制御違反。 それは、効果的かつ技術的に、そして作成と運用のコストの観点からです。 さらに、既存の有料道路のユーザーはセントラルリングロードを移動しますが、それまでに1つのDSRCトランスポンダーに圧倒的に切り替わります。 この場合、セントラルリングロードのすべてのユーザーにトランスポンダーの使用を義務付けることを強くお勧めします（費用がかからないか、サブスクリプションで一般に無料で提供できます。とにかく10回返済します）。 乗用車の場合、「パッケージ内のトランスポンダー」を配布できます。これは、ポータルの下を最初に通過する際に、初期残高で一時的なユーザー登録を作成できるすぐに使用できるソリューションです。 このような「充電済み」トランスポンダーは、ガソリンスタンドで販売したり、自動販売機で販売することもできます。



都市環境および有料道路インフラ施設では、DSRCテクノロジーは、ナンバープレートの認識結果に基づいた支払いテクノロジーによって補完される必要があります。 街では、誰からもトランスポンダーの存在を要求することはできません。割引を使って優しくほのめかすことができます。 ナンバープレート認識用のカメラは、侵入者を同時に制御できます。 同様に組織化された、例えば、ロンドン中心部への有料エントリ。 そしてモスクワでは、センターの有料駐車システムがナンバープレートで顧客を識別します。



しかし、RFIDについては、同僚が私に尋ねるかもしれませんが、それは車両の識別にも使用されますか？ もちろん、RFIDとDSRCは有望な地域であり、有料道路も整備されています（たとえば、米国やSEA）。 コメントで賛否両論を方向づけることができますが、要するに、DSRCのインフラストラクチャを既に作成して5年間働いている場合、単一のトランスポンダーが運用され、技術的なクリアリングは一連の標準で描かれ、デバイス自体のコストは10ユーロ以下です（これは匹敵します）高速車のRFIDタグを使用してコストがかかります）、7年間バッテリーを使用していますが、他に考えられることはありますか？ また、DSRCトランスポンダーはライトを反転および点滅させ、操作のステータスを報告できます！ 国内の有料道路の一部にあるRFID列車が去ったように思えます。 しかし、制御目的（別名電子ナンバープレート）の車両の識別は、RFIDタグだけのタスクです。 しかし、これはまったく異なる話です。