Модел за прогноза и анализ на ПТП, чрез безпилотно събиране на данни от въздуха (ARSA)

В днешни дни транспортната среда става все по-сложна, броят на моторизираните превозни средства, велосипедисти и пешеходци в големите градове се увеличава стремително. По-широките пътища и развитието на автомобилостроенето водят до по-високи скорости. Същевременно съвременните потребности на населението изискват кратко време за пътуване. От друга страна стои уязвимостта и нуждата от предпазване на участниците в движението. Въпросът е как едновременно тези изисквания да бъдат изпълнени и заедно с това да се задоволят нуждите на всички участници в движението. Това може да бъде постигнато чрез адаптиране на средата по начин, който да удовлетворява потребностите на всички участници в движението.

Въведение
В последните години все повече се говори за човешкия фактор при пътнотранспортните произшествия. Изследвания от различни държави показват, че при 95% от ПТП причината е човешка грешка. Въпросът е дали ние като проектанти не създаваме сами условията, за да бъдат допускани тези грешки. Съвременната пътна наука анализира безопасността на транспортната среда на базата на пътнотранспортните произшествия (ПТП), за изминал период от време и съответната им тежест. С други думи ние разчитаме на това да има определен брой инциденти, които да ни помогнат да разберем дали даден транспортен участък е опасен, за да започнем да го анализираме и евентуално да предприемем съответните мерки, за които също стои въпросът дали са достатъчно ефективни. Този циничен сценарий на развитие при подхода за анализ има потенциал да бъде променен с развитието на технологиите и навлизането им в транспортното инженерство.

Цел
Целта на разработката е да проучи възможностите и да развие подход за анализ на безопасността на отделни елементи от транспортната среда (кръстовища), за които данните за ПТП са оскъдни или изцяло липсват, както и за такива, които са новоизградени и има нужда от оценка на безопасността, а информацията за произшествия все още не е натрупана в исторически план.
За основа на изследванията служи съществуващо положение, още преди настъпване на ПТП, като целта е да се предвиди евентуалното ниво на аварийност предварително, което да помогне за отстраняване на проблемните елементи в най-ранен етап. Създаването на подобен модел за оценка на безопасността би представлявало един нов инструмент за нас, като транспортни инженери, който би допринесъл за предотвратяване настъпването на ПТП, което в реалния живот не се характеризира с брой за една година, а с отделни личности, човешки трагедии, загуби не само за близките, но и за обществото.

Методичен подход

Теоретична част
В първата част се предвижда да се направи обзор и анализ на съществуващите до момента в световната практика методи и подходи при оценка на безопасността, свързани с теорията на конфликтните ситуации, като се дефинират понятия и зависимости, служещи за база при прехода към следващата част на труда. Тук следва да се въведат термините „конфликтна ситуация“ и „почти ПТП“, като съответно се опишат числово.

Експериментална част
1. В тази част са определени 15 кръстовища, с различна специфика и геометрия, които да бъдат предмет на анализ. Първата фаза от експерименталната част се състои от видеозаснемане на част от най-аварийните кръстовища в градска среда. Данни за това кои са те и колко ПТП са настъпили в последните 3 години са предоставени от КАТ. Заснемането се извършва в пиков час и в добри метеорологични условия посредством безпилотен летателен апарат (дрон). Дронът се издига над дадено кръстовище на височина между 60 и 240 метра, на разстояние встрани от него, с оглед обезпечаване на безопасността на преминаващите. Камерата му прави непрекъснато видеозаснемане около 10 минути.
2. След като бъдат заснети съответните кръстовища, отделните видеа се подлагат на софтуерен анализ, като първо те биват георефериратни. Целта на последващата обработка е да се представят траекториите на движение в подходящ формат, позволяващ анализа им във времето и пространството и развитието им една спрямо друга, за да може да се определят настъпилите конфликти.
3. Траекториите на движение на превозните средства се анализират посредством софтуер на FHWA, който е лицензиран и предоставен лично от ръководителя на Изследователския център на Department of Transport. Анализът им цели определянето на всички ситуации по време на видеозаснемането, които са имали потенциал за физическо съприкосновение, но поради своевременна реакция от страна на някой от водачите и добри пътни условия, не се е стигнало до инцидент на пътя (или така наречената конфликтна ситуация).
Конфликтите тук числово се дефинират въз основа на релативната скорост между двама участници в движението и разстоянието между тях, на база на което се определя времето до евентуалния сблъсък и се нарича Време До Сблъсък. Всяка стойност на времето до сблъсък, която е под 1.5 секунди, се определя като конфликт (стандартизирано).
Резултатите от анализа се предоставят в табличен вид, където могат да се видят всички ситуации по време на видеозаснемането, които са регистрирани с време до сблъсък под 1.5 секунди. На база на други допълнителни показатели, като например ъгъл между траекториите, се класифицира конфликтът по вид – например удар отзад, страничен, челен и т.н.
Конфликтните ситуации се изобразяват и на карта с техните местоположения, което би могло да допринесе за локализирането на проблемните елементи от дадено кръстовище, когато например установим струпване на няколко конфликта в една зона.
4. След като данните от КАТ за броя на ПТП за последните 3 години за дадено кръстовище са вече налични, те могат да се използват за сравнение с вече установения брой конфликти, регистрирани по време на видеоанализа. Целта тук е посредством регресия да се установи зависимостта между броя ПТП/година и броя Конфликти/час в реални условия на трафик.
5. Зависимостта КОНФЛИКТИ/ час  ПТП/година, при положение че тя бъде доказана, може да служи като част от новосъздадения модел ARSA за прогнозиране на евентуалния брой ПТП за една година за новоизградени кръстовища и на такива, за които все няма данни или те са оскъдни, но има индикации за проблеми с безопасността, като по този начин те биха могли да се класифицират. Моделът за оценка на безопасността ARSA използва данни събирани от въздуха би бил един нов инструмент в ръцете на транспортния инженер, спомагайки за ПРЕВЕНЦИЯТА на все още ненастъпили произшествия и отстраняването на проблемните елементи в най-ранен стадий, още преди настъпването на инцидентите, загубите и щетите.

Очаквани приноси и ползи
Въвеждане на термините „конфликтна ситуация“ и „почти – ПТП“ и дефинирането им числово. (До момента не присъстват официално в българската инженерна терминология).

Представянето на нов „обективен“ модел за анализ на транспортните конфликти (обективен е, защото досегашните основно разчитат на човешка оценка за това дали дадена ситуация е конфликт или не, която е субективна), като тук става дума за автоматизирано събиране на данни за конфликти, които са обективни и не са плод на „преценка“.

Създаването на първия до момента по рода си модел за прогноза и оценка на безопасността, въз основа на данни за трафика, събирани от въздуха, за което се използва дрон.

Извеждане на зависимост между конфликти за час и ПТП за година, което не е правено в реални условия на трафик до момента и резултата до момента не е ясен.

Прилагайки модела, могат да се избегнат човешки и материални загуби, чрез определяне на проблемните елементи и тяхното отстраняване още преди да са се случили събитията, на база на прогноза и превенция.

Метод за оценка на безопасността и възможността за обективно класифициране на кръстовищата по ниво на аварийност.

Представяне на модел, който може да бъде предмет на допълнителна работа, като предоставя възможност за разширяване на обсега си на приложение. Той би могъл да бъде прилаган за оценка на безопасността не само на кръстовища, а и на пътни отсечки, пътни възли, както и на зони със смесено движение – споделено пространство.

Изготвил: д-р инж. Иван Кацаров, катедра „Пътища и транспортни съоръжения“, Факултет по Транспортно Строителство, УАСГ