Разработка автоматизированной системы управления беспилотными грузовыми транспортными средствами на основе V2X технологии

Цель работы – разработка системы управления движением беспилотных транспортных средств на основе V2X технологии, а также моделирование транспортных потоков.
Результатом работы является разработанная концепция системы управления беспилотными транспортными средствами, которая может быть применима на реальном автомобиле.
Объектом разработки является система управления беспилотными транспортными средствами на основе V2X технологии.
Применение результатов данной работы позволит улучшить транспортную ситуацию на дорогах общего пользования и снизить аварийность. Прогнозом дальнейшего развития является улучшение и расширение разработанной системы.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
1 Обзор источников литературы по тематике исследования ……………………… 17
1.1 История развития беспилотных транспортных средств …………………….. 17
1.2 Интеллектуальные транспортные системы ……………………………………….. 27
1.3 Взаимодействие беспилотных транспортных средств с использованием
V2X технологий ……………………………………………………………………………………. 32
2 Концепция создания системы управления движением беспилотных
транспортных средств ………………………………………………………………………………. 36
2.1 Структура интеллектуальной транспортной системы ……………………….. 36
2.2 Концепция проектируемой системы управления движением
беспилотного транспортного средства на основе V2X технологий …………. 38
2.3 Архитектура сети и состав системы автономного вождения с
использованием V2X технологии ………………………………………………………….. 45
3 Моделирование транспортных потоков………………………………………………….. 47
3.1 Выбор средства моделирования транспортных потоков ……………………. 47
3.2 Процесс создания модели транспортных потоков …………………………….. 51
3.3 Анализ полученных результатов ………………………………………………………. 64
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 75
4.1 Оценка коммерческого и инновационного потенциала НТИ …………….. 75
4.1.1 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования ……………………………………………………………………………………… 75
4.1.2 Потенциальные потребители результатов исследования ……………… 76
4.1.3 SWOT-анализ …………………………………………………………………………….. 77
4.1.4 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………… 79
4.2 Планирование процесса управления НТИ: структура и график
проведения, бюджет, риски и организация закупок………………………………… 81
4.2.1 Контрольные события проекта ……………………………………………………. 81
4.2.2 План проекта ……………………………………………………………………………… 82
4.2.3 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………. 83
4.2.4 Разработка графика проведения научного исследования ……………… 84
4.3 Разработка устава научно-технического проекта …………………………… 88
4.3.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты …………….. 88
4.3.2 Специальное оборудование для научных работ …………………………… 90
4.3.3 Основная и дополнительная зарплата научно-производственного
персонала …………………………………………………………………………………………… 90
4.3.4 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………… 93
4.3.5 Научные и производственные командировки………………………………. 94
4.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 95
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
…………………………………………………………………………………………………………… 96
4.4 Определение ресурсной, финансовой, экономической эффективности
4.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………….. 97
4.4.2 Оценка абсолютной эффективности исследования ……………………… 99
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 105
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …. 106
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ……… 106
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …. 108
5.2 Профессиональная социальная безопасность ………………………………….. 109
5.2.1 Отклонение показателей микроклимата…………………………………….. 110
5.2.2 Превышение уровня шума ………………………………………………………… 112
5.2.3 Отсутствие или недостаток естественного света ……………………….. 113
5.2.4 Электромагнитное и электростатическое излучения ………………….. 114
5.3 Экологическая безопасность…………………………………………………………… 116
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 117
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ……………………………………………………………………………………. 117
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
при проведении исследований…………………………………………………………… 119
Список публикаций ………………………………………………………………………………… 124
Список использованных источников ………………………………………………………. 125
Приложение А. Creation of infrastructure for autonomous vehicles based on V2X
communication ………………………………………………………………………………………… 130

Развивающиеся мобильные технологии существенно меняют
окружающую среду, проникая во все отрасли, в том числе автомобильную
промышленность. Развитие технологий V2X позволит решить три самые
важные задачи для современного дорожного движения: сократить в разы
количество опасных ДТП, многочасовые «пробки», а также ускорить
внедрение автоматизированных автомобилей в повседневную жизнь.
В первом разделе работы был проведен обзор источников литературы
по тематике исследования и были освещены вопросы истории развития
беспилотных транспортных средств, интеллектуальных транспортных систем
и взаимодействия беспилотных транспортных средств с использованием V2X
технологий.
Во втором разделе была осуществлена разработка концепции создания
системы управления движением беспилотных транспортных средств на
основе V2X технологий: разработана структура интеллектуальной
транспортной системы, архитектура сети и состав системы автономного
вождения и изучены общие проблемы создания автономных транспортных
средств.
В третьем разделе работы были проведено моделирование
транспортных потоков на примере г. Томска и осуществлен сравнительный
анализ между транспортными средствами с обычным водителем,
автономным автомобилем и с использованием V2X технологии. Анализ
результатов показал, что внедрение V2X в дорожную инфраструктуру
оказывает положительное влияние на количество дорожных заторов,
скорость движения дорожного потока, расход топлива, выбросы выхлопных
газов в атмосферу.
В четвертой главе были освещены вопросы финансового менеджмента,
ресурсоэффективности и ресурсосбережения. Приведен календарный план-
график работ выполнения ВКР, рассчитана смета затрат на разработку темы
проекта и оценка эффективности разработанной системы.
В пятой главе проведен анализ на выявление опасных и вредных
факторов рабочего места инженера, разработаны меры по снижению
воздействия этих факторов на человека: в качестве мер по снижению шума,
воздействующего на людей в рабочем помещении, предусмотрено
использование звукопоглощающих материалов; в качестве мер по
улучшению микроклимата предусмотрено поддержание в помещении
оптимальной температуры и влажности воздуха; в качестве мер по снижению
недостатка освещенности предусмотрено использование искусственного
освещения; в качестве мер по снижению электромагнитного и
электростатического излучения предусмотрено заземление компьютера.
Также были рассмотрены вопросы по производственной санитарии,
технике безопасности, пожарной безопасности, охране окружающей среды.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
1. Кремлев И.А., Тырышкин А.В. Создание объектов инфраструктуры
для организации движения беспилотных транспортных средств // Молодежь
и современные информационные технологии: Сборник трудов XVI
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых. -Томск: Изд-во ТПУ, 2019. – С. 370-371.
2. Кремлев И.А. Совершенствование алгоритмов распознавания
дорожных знаков в сложных погодных условиях // Когнитивная
робототехника: материалы международной конференции (7–10 декабря 2016
г.). -Томск: Изд-во ТГУ, 2016. – С. 17-18.
3. Kremlev I.A., Vymyatnina D.V. Legal aspects in the legislation of
robotics // Journal of Economics and Social Sciences. – 2017. – № 10. – С. 20-23.
4. Кремлев И.А., Вымятнина Д.В. Искусственный интеллект –
проблемы правовой регламентации // Интеллектуальные энергосистемы:
материалы V Международного молодежного форума. -Томск: Изд-во ТПУ,
2017. – С. 181-184.

1. Юрчевский А.А. Исследование автомобиля, как объекта
программного управления: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 1968. – 211
с.
2. Жанказиев С.В., Власов В.М. Научные подходы к формированию
государственной стратегии развития интеллектуальных транспортных систем
// Автотранспортное предприятие. – М., 2016. – №7. – С. 2-8.
3. Buehler M., Iagnemma K., Singh S. The DARPA Urban Challenge.
Autonomous Vehicles in City Traffic. –Springer, 2016. 651 p.
4. Volkswagen разработал автопилот для машин. [Электронный ресурс].
– Режим доступа: https://quto.ru/journal/curious/15688/. – Загл. с экрана.
5. Беспилотные автомобили Ford появятся в Европе. [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: https://nplus1.ru/news/2016/11/30/ford-europe –
Загл. с экрана.
6. ГОСТ Р ИСО 15622-2017 Интеллектуальные транспортные системы.
Системы адаптивного круиз-контроля. Требования к эксплуатационным
характеристикам и методы испытания. – М.: Стандартинформ, 2017. – 27 с.
7. Directive 2010/40/EU of the European Parliament and of the Council of 7
July 2010 on the framework for the deployment of Intelligent Transport Systems in
the field of road transport and for interfaces with other modes of transport //
Official Journal of the European Union. – Brussels, 2010. 13 p.
8. Васильев А.П. Эксплуатация автомобильных дорог. В 2 т.: учебник
для студ. высших учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия»,
2016. – 320 с.
9. Власов В.М. Интеллектуальные транспортные системы в
автомобильно-дорожном комплексе. – М.: МАДИ, 2018. – 487 с.
10. Козлов Л.Н. О концептуальных основах формирования ИТС в
России. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.intsyst.net/report/its_2009/doc_03.pdf, свободный. – Загл. с экрана.
11. Материалы XV Всемирного конгресса по ИТС «Связи ИТС:
экономия времени, спасение жизней». Нью-Йорк, 2009. – 250 с.
12. Материалы I Российского международного конгресса по
интеллектуальным транспортным системам. Москва, 2010. – 133 с.
13. Козлов Л.Н., Циклис Б.Е., Урличич Ю.М. О концептуальных
подходах формирования и развития ИТС в России // T-Comm. – 2015. – №6. –
С. 9-14.
14. Худяков Г.И. Концепция создания единой интеллектуальной
транспортной системы в России: состояние и перспективы. [Электронный
ресурс]. – 2009. – Режим доступа: http://www.intsyst.net/report
/its_2009/doc_01.pdf. – Загл. с экрана.
15. Керимов М.А., Сафиуллин Р.Н. Интеллектуальные бортовые
системы на автомобильном транспорте: монография. – М.: Издательский
центр «Директ-Медиа», 2017. – 355 с.
16. ПржибылПавел. Телематика на транспорте: пер. с чешск. О.
Бузека и В. Бузковой; под ред. проф. В.В. Сильянова. – М.: Изд-во МАДИ,
2016. – 540 с.
17. Towards Fair and Efficient Pricing in Transport Policy. Policy
Options for Internalising the External Cost of Transport in the European Union.
GreenPaper. COM (95) 691 final. [Электронный ресурс]. – 2004. – Режим
доступа: http://europa.eu/documents/comm/green_papers/pdf/com95_691_en.pdf.
– Загл. с экрана.
18. J. Noah, B. Smith, B. Park. Traffic Signal Control with Connected
Vehicles, Paper submitted to TRB Annual Meeting 2013. Washington, D.C., 2012.
– 78 p.
19. G. Jin I., G. Orosz. Dynamics of connected vehicle systems with
delayed acceleration feedback. // Transportation Research. – 2014. – P. 46−64.