V2C и C2V — взаимодействие подключённого автомобиля с центральной системой управления (C = center, англ. «центр»). Если есть связь с общей сетью передачи данных, то взаимодействие с центральной системой управления позволяет как получать и передавать значимую информацию для конкретного транспортного средства, так и осуществлять все остальные типы взаимодействия через центр. В этом случае центральная система управления выступает V2X-платформой, транспортной средой, в которой и благодаря которой осуществляется взаимодействие, а также происходят все низкоуровневые технологические операции, типа контроля доступа, журналирования, информационного аудита и т. д.

V2I и I2V — взаимодействие транспортного средства с элементами инфраструктуры, обычно периферийным оборудованием ИТС (I = infrastructure, англ. «инфраструктура»). Один из важнейших типов прямого взаимодействия, когда подключённый автомобиль получает важную информацию непосредственно от технических средств организации дорожного движения (ТСОДД). В этом типе взаимодействия может быть огромное количество сценариев того, как движение оптимизируется из-за самого факта наличия такого взаимодействия. Ну и автомобили также могут передавать элементам ТСОДД разнообразную информацию, в том числе и для передачи далее в рамках организации VANET. То есть элементы ТСОДД также могут выступать узлами VANET.

V2P и P2V — это варианты взаимодействия автомобиля с устройствами пешеходов и пассажиров (P = pedestrian или passenger, англ. «пешеход» или «пассажир» соответственно). В основном это взаимодействие носит характер информационного оповещения людей, использующих транспорт, однако могут быть сценарии, когда, например, устройство пешехода оповещает приближающееся ВАТС о наличии человека на проезжей части. Другим примером такого класса взаимодействий может быть целеуказание для ВАТС с пассажирского гаджета.

V2D и D2V — наконец, это вариант двухстороннего взаимодействия с произвольными устройствами, не входящими в предыдущие классы (D = device, англ. «устройство»). Например, это могут быть периферийные устройства иных систем, располагающихся в непосредственной близости от автомобильной дороги. Обычно этот тип взаимодействия предназначен для организации стабильных VANET.

V2G — по объективной необходимости ВАТС является электромобилем, и этот тип взаимодействия предполагает непосредственное взаимодействие ВАТС с электроснабжающей сетью (G = grid, англ. «сеть», обычно имеется в виду сеть электроснабжения). Это довольно экзотический тип взаимодействий, который на практике не используется для организации многоагентной системы.

V2N — это также экзотический тип взаимодействия, при котором ВАТС взаимодействует непосредственно с сетью передачи данных как актором (N = network, англ. «сеть», и здесь имеется в виду именно сеть передачи данных). Под этим типом взаимодействия имеются в виду технологические низкоуровневые транзакции, которые обеспечивают сам факт подключения ВАТС к сети. Этот тип V2X-взаимодействия также не используется для организации МАС.

Все эти типы взаимодействия между агентами, функционирующими в рамках дорожного движения и дорожной деятельности, могут использоваться для создания эмерджентных эффектов в рамках многоагентной ИТС. В этом случае такая многоагентная ИТС может быть названа «кооперативной», поскольку взаимодействие агентов направлено на достижение общих целей ИТС. В качестве примера такой цели, которая может входить в противоречие с частными целями каждого конкретного ВАТС и других агентов, можно привести задачу достижения системного равновесия на улично-дорожной сети населённого пункта [Lien et al., 2019].

Важно отметить, что новые технологии открывают новые возможности по организации и управления дорожным движением с использованием ВАТС. Автоматизация старого порядка приводит только к тому, что остаётся старый порядок, только автоматизированный. Однако при использовании средств автоматизации всегда необходимо искать возможности по решению новых задач [Глушков, 1972].

В качестве примеров такой автоматизации новых задач можно привести следующие варианты применения V2X-взаимодействия:

Организация VANET. Сеть VANET — это пиринговая (одноранговая) автономная сеть передачи данных, которая может динамически создаваться на основе подключающихся друг к другу устройств, физически разнесённых в пространстве. Предназначением такой сети может быть как информационный обмен между подключёнными устройствами, так и организация передачи данных от устройства, у которого нет прямого доступа к общей сети связи. Таким образом, если у конкретного ВАТС нет связи с общей сетью и, соответственно, недоступно V2C-взаимодействие, то такое ВАТс может передать своё сообщение в центр через VANET-сеть из ближайших автомобилей и других устройств таким образом, чтобы сообщение попало в центральную систему управления через транспортное средство, которое в текущий момент имеет связь с общей сетью.

Общий старт со светофора. Одним из аспектов движения транспортного потока через светофорный объект является то, что при включении разрешающего сигнала светофора каждый автомобиль стартует с небольшой задержкой после того, как стартовал автомобиль перед ним. Это приводит к тому, что транспортный поток движется как растягивающаяся пружина. Однако если бы все автомобили стартовали одновременно при включении разрешающего сигнала, то транспортный поток двигался бы как единое целое, что серьёзным образом увеличило бы пропускную способность светофорного объекта. В случае водителей-людей это, тем не менее, снизило бы общий уровень безопасности дорожного движения, так как в идеале при наборе скорости дистанция между транспортными средствами не увеличивалась бы. Тем не менее при функционировании ВАТС вопрос реакции на возникающие проблемы не стоит так остро, как в случае водителя-человека, поэтому для ВАТС возможно организовать общий старт со светофора. В этом случае светофорный контроллер рассылает синхронизирующие сигналы (I2V-взаимодействие), а стоящие в очереди ВАТС осуществляют переговоры друг с другом (V2V-взаимодействие), определяя точное время старта каждого автомобиля так, чтобы учесть его физические особенности, обеспечить безопасность движения и повысить пропускную способность светофорного объекта.

Обгон на трассе. На межмуниципальных, региональных и федеральных автомобильных дорогах с интенсивным движением пассажирский ВАТС может ехать за медленно перемещающимся грузовым транспортным средством. Для качественного оказания услуг пассажиру ВАТС может принять решение осуществить обгон по встречной полосе, однако грузовой автомобиль впереди мешает системам компьютерного зрения и лидарам ВАТС получить текущее описание сцены для принятия решения и осуществления безопасного манёвра. В этом случае легковое ВАТС подаёт сигнал впереди едущему грузовику о намерении обгона, а грузовик сообщает ему текущее описание наблюдаемой дорожной обстановки в динамике. Это позволяет обгоняющему автомобилю корректно принять решение и совершить безопасный манёвр, тем самым обеспечив безопасное и качественное оказание транспортной услуги своему пассажиру.

Одной из главных задач многоагентной ИТС является организация так называемого безостановочного движения, когда транспортное средство ни разу не останавливается на маршруте своего следования от точки старта к месту назначения. Это вполне можно осуществить, если все 100 % автомобилей на дорогах общего пользования будут именно ВАТС (впрочем, это не относится к наземному транспорту, который должен останавливаться на остановочных пунктах). Безостановочное движение позволит существенным образом улучшить все показатели дорожного движения, как прямые (например, уровень транспортного обслуживания), так и косвенные (например, экологические показатели).

Необходимо отметить, что любой тип транзакции в рамках V2X-взаимодействия должен использоваться в рамках некоторого сценария. Осуществлять взаимодействие между агентами МАС только ради самого взаимодействия решительно нет никакого смысла. Поэтому одной из главных задач архитектора или инженера, который проектирует многоагентную ИТС, является разработка сценариев V2X-взаимодействия для решения текущих и новых задач в рамках организации и управления дорожным движением и дорожно деятельностью. Только подобный сценарный подход позволит проявить те самые эмерджентные эффекты от использования множества взаимодействующих агентов в рамках автомобильной ИТС.

Тема настоящей работы является, в целом, открытой — в ней большое число белых пятен, которые ещё ждут своих внимательных исследователей. Однако будущее стремительно наступает, и поэтому научно-исследовательские и прикладные работы в этом направлении необходимо интенсифицировать. Более того, необходимо готовить специалистов-транспортников, транспортных инженеров, проектировщиков и аналитиков, которые будут понимать будущие проблемы беспилотного транспорта и V2X-взаимодействия в рамках многоагентной ИТС. В связи с этим автор приглашает заинтересованных специалистов к работе над методическим пособием по проектированию и разработке V2X-взаимодействия и многоагентных транспортных систем.

Библиография

Galar D., Kumar U., Seneviratne D. (2020) Development of Autonomous Vehicles // In book: Robots, Drones, UAVs and UGVs for Operation and Maintenance. — May 2020. — DOI: 10.1201/9780429452260-2.

Kiela K., Jurgo M., Navickas R. (2020) Structure of V2X-IoT framework for ITS applications / 2020 43rd International Conference on Telecommunications and Signal Processing (TSP). — Romualdas Navickas's Lab, July 2020. — DOI: 10.1109/TSP49548.2020.9163539.

Kugali S., Kadadevar S, (2020) Vehicular ADHOC Network (VANET): A Brief Knowledge // International Journal of Engineering and Technical Research, № 9(6), June 2020. — DOI: 10.17577/IJERTV9IS060784.

Lien J. W., Mazalov V., Zheng J. (2019) Pricing equilibrium of transportation systems with behavioral commuters // Journal of Dynamics & Games, January 2019. — DOI: 10.3934/jdg.2020026.

Глушков В. М. (1972) Введение в АСУ. — Киев: Техника, 1972. — 312 с.

Жанказиев С. В., Воробьёв А. И., Морозов Д. Ю. (2016) Тенденции развития автономных интеллектуальных транспортных систем в России // Транспорт РФ. 2016. №5 (66). С. 26-28.