«Цифровые дороги» КГАСУ: мост из Казани в дорожный фиджитал-мир

При непосредственном участии ректора формируется команда единомышленников и реализуются все этапы проекта

НОЦ «Цифровые дороги»: ответ на вызовы современности

— Вот уже четыре года в Казанском государственном архитектурно-строительном университете действует центр «Дороги». В этом году в рамках коллегии минстроя РТ в КГАСУ презентовали научно-образовательный центр «Цифровые дороги» — его посетили министр строительства России Ирек Файзуллин, Раис Татарстана Рустам Минниханов, министр строительства РТ Марат Айзатуллин, министр транспорта и дорожного хозяйства РТ Фарит Ханифов, мэр Казани Ильсур Метшин, другие участники коллегии. Что это, где это и зачем?

Евгений Вдовин — проректор по научно-исследовательской деятельности, завкафедрой автомобильных дорог, мостов и тоннелей (АДМТ):

— У нас есть отдельно стоящее трехэтажное учебно-научное здание на территории нашего кампуса, где располагается Институт транспортных сооружений.

Четыре года назад мы открыли локацию на 1-м этаже, которую назвали «Дороги/Roads». Здесь базируется кафедра АДМТ, основная задача которой — подготовка высококвалифицированных инженеров-дорожников. Практикоориентированное образование достигается за счет участия студентов в научной тематике кафедры — совершенствование конструктивных решений автомобильных дорог и мостов, разработка новых материалов и технологий строительства и эксплуатации транспортных сооружений.

Появление каждого центра, во-первых, происходит в рамках концепции развития нашего университета, а во-вторых, отвечает на запросы времени. И поэтому в хронологии появления центров нет случайности — все они отвечают на современные вызовы и поэтому естественны в своем рождении, а значит, и сверхвостребованы.

Необходимость в создании нового центра «Цифровые дороги» была вызвана процессами цифровизации во всех сферах архитектурно-строительной и дорожно-транспортной отраслей.

Евгений Вдовин проректор КГАСУ, завкафедрой АДМТ

Наш ректор, Рашит Курбангалиевич Низамов, стоит у истоков создания практически каждого нашего центра, определяя концепцию и пути реализации проекта. При его непосредственном участии формируется команда исполнителей-единомышленников и реализуются все этапы проекта.

— Какую практическую работу ведут научные центры КГАСУ в дорожной сфере?

— В последние годы сделан акцент на разработку технологий укрепления грунтов и местных материалов, что направлено на частичную замену в дорожных конструкциях высокомарочного щебня, завозимого в основном с Урала. Сегодня в мониторинге 35 участков дорог Республики Татарстан, построенных по разрабатываемым технологиям. Эту научную тематику веду я с моими коллегами, в том числе с моим аспирантом Никитой Коноваловым, который презентовал в Академии наук Республики Татарстан нашу работу, и она вызвала интерес министра науки и высшего образования РФ Валерия Николаевича Фалькова и нашего Раиса Рустама Нургалиевича Минниханова.

По результатам научной работы аспиранта Егора Новицкого в рамках программы стартапов проговариваем строительство временного быстровозводимого дерево-композитного моста в одном из районов. Мост был презентован на различных научных форумах и выставках и вызвал живой интерес у нашего Раиса Рустама Нургалиевича Минниханова и министра строительства и ЖКХ РФ Ирека Энваровича Файзуллина. Совместно с фирмой «Альтея» разработана добавка для щебеночно-мастичных асфальтобетонов, которая успешно заменяет зарубежный аналог.

Все наши научно-прикладные работы содействуют достижению научно-технологического суверенитета нашей России. И в основе нашей успешной работы — научная дорожная школа с практически 60-летней историей, для развития которой очень много сделали Д.В. Волоцкой, И.П. Семенов, С.С. Фадеев, Ю.В. Карась, А.А. Джумадилев, А.И. Брехман, И.Н. Хабибуллина, Н.П. Тихомирова, Е.И. Андреев, В.П. Еремеев, А.А. Пискунов и др.

Как создавался Центр, в чем его особенности, какие специальности предлагает Институт транспортных сооружений КГАСУ — об этом мы поговорили с профессорско-преподавательским составом альма-матер казанских строителей (слева направо: Л. Мавлиев, А. Фомин, Е. Вдовин, А. Степанчук, И. Вильданов)

Образовательные программы Института транспортных сооружений

— Какие образовательные программы реализуются в Институте транспортных сооружений, на каком уровне и насколько они востребованы?

Алексей Фомин — директор Института транспортных сооружений КГАСУ:

• В рамках бакалавриата: «Автомобильные дороги, аэродромы и объекты транспортной инфраструктуры» и «Цифровые технологии в дорожном строительстве и организации движения».
• В рамках магистратуры — «Проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог», «Проектирование, возведение и эксплуатация мостов и тоннелей» и «Цифровые дорожные технологии».

Качество обучения подтверждается высокой востребованностью наших выпускников и нашими победами во всероссийских олимпиадах и конкурсах выпускных квалификационных работ (ВКР), где мы многие годы являемся лидерами как в этом направлении, так и во всех других реализуемых в нашем университете. Мы любим честно соревноваться, понимая, что победы в конкурсах есть косвенное отражение качества образовательной деятельности. В 2025 году мы также опередили все вузы России в олимпиаде и конкурсе ВКР.

Действуют различные курсы переподготовки дорожников — это также хорошее мерило качества научно-образовательной работы института.

Дорожники-практики не будут платить деньги за «вчерашний, неактуальный залежалый товар».

Алексей Фомин директор Института транспортных сооружений КГАСУ

Например, курсы по укреплению грунтов, где мы являемся лидерами, и это направление сверхактуально в современных реалиях, регулярно собирают группы по 30–50 слушателей со всей России.

В рамках коллегии минстроя РТ в КГАСУ презентовали НОЦ «Цифровые дороги» — его посетили министр строительства России Ирек Файзуллин, Раис Татарстана Рустам Минниханов, министр строительства РТ Марат Айзатуллин, министр транспорта и дорожного хозяйства РТ Фарит Ханифов, мэр Казани Ильсур Метшин, другие участники коллегии

— Что лежит в основе качественной образовательной деятельности?

Ильфак Вильданов — проректор по образовательной деятельности КГАСУ:

— Я хотел бы отметить важность привлечения сильных абитуриентов, что мы делаем успешно, и в основе этого несколько моментов.

Во-первых, конечно, важно, что КГАСУ — федеральный университет, который располагается в наших замечательных Казани и Татарстане, и это способствует привлечению сильных абитуриентов и из других регионов.

Во-вторых, сегодня идет мощное развитие строительно-архитектурной и дорожно-транспортной отраслей. Несмотря на сложное время, построена дорога М12, завершили строительство завода «Этилен-600», СИБУР строит на Дальнем Востоке Амурский газохимический комплекс, в Татарстане ежегодно строится около 3 млн. кв. м жилья, построен мост через реку Каму в обход Нижнекамска и др. Это, конечно, видят абитуриенты и их родители и делают выбор в пользу нашего университета.

В-третьих, наша успешная качественная работа, в основе которой 95-летняя история, сформированные за это время научные школы и, конечно, наш замечательный кампус, основой которого являются научно-образовательные центры международного уровня.

Мы уже отмечали, что научно-образовательные центры — это площадки, где реализуется практикоориентированное образование по лекалам строительно-архитектурного бизнеса на мощной научно-проектной базе этих центров, направленной на совершенствование технологий, материалов, конструктивных и градостроительных решений, дающих значительный экономический эффект. В то же время это среда комфортная, мотивирующая и студентов, и сотрудников и привлекающая абитуриентов.

Я хотел бы отметить важность привлечения сильных абитуриентов, что мы делаем успешно.

Ильфак Вильданов проректор по образовательной деятельности КГАСУ

Поэтому в профориентационной работе решено сделать акцент на ознакомление школьников, потенциальных абитуриентов с научно-образовательными центрами нашего университета, что мы сегодня и делаем. С сентября у нас уже побывало около 6 000 школьников.

И можно с удовлетворением отметить, что сегодня наш кампус, НОЦ уже работают на нас, привлекая больше абитуриентов и заказчиков НИОКР.

«Цифровые дороги» — пространство для развития цифровых решений в дорожной и транспортной отраслях

— Что представляет собой НОЦ «Цифровые дороги»? Какова структура центра?

Ленар Мавлиев — заведующий кафедрой цифровых дорожных технологий:

— Это комплекс из трех лабораторий:

• «Жизненный цикл»;
• «Цифровой инжиниринг»;
• «Интеллектуальные системы».

Лаборатория «Жизненный цикл» составлена в логике технологии информационного моделирования автомобильных дорог

Концепция лаборатории «Жизненный цикл» подчинена логике технологии информационного моделирования (ТИМ) автомобильных дорог от решения до эксплуатации и включает 7 площадок.

• Цифровой рельеф. Здесь студенты учатся созданию трехмерной поверхности земли с применением геодезических приборов — тахеометров, цифровых нивелиров, БПЛА и лазерных сканеров, а также специализированного ПО — Robur, IndorCAD, КРЕДО, NanoCAD. Цифровой рельеф ложится в основу создания трехмерных проектов автомобильных дорог и сооружений на них. Индустриальные партнеры — фирмы «Кредо-Диалог», «Топоматик», «ИндорСофт», «СиСофт».
• Информационное моделирование. Мультимедийная площадка, обеспеченная специализированными программными продуктами для создания виртуальной копии автомобильной дороги с точной и полной информацией — трехмерные координаты, календарный план и стоимость строительства, характеристики материалов и др. Такая модель нужна для дальнейшего управления жизненным циклом дороги на этапе строительства и эксплуатации. Индустриальные партнеры также фирмы «Кредо-Диалог», «Топоматик», «ИндорСофт», «СиСофт».
• Современное строительство дорог с использованием спутниковой навигации. Представлена макетами дорожной техники с 3D-системами управления. Партнер — фирма «АвтоТехникс» и «Новые геодезические системы» — организация практик студентов по технологии строительства, а также установке и наладке спутниковых систем управления.
• Интеллектуальные транспортные системы. Ознакомление с ИТС на примере рамки с установленным оборудованием для обеспечения безопасности и удобства движения. Индустриальные партнеры — ГБУ «Безопасность дорожного движения» и концерн «Телематика» — передали оборудование для весогабаритного контроля и программное обеспечение. Проводится НИОКР по ИТС на платных автомобильных дорогах, таких как, например, М12 «Восток» (заказчик — «Единый оператор»), и устройству сети автоматического весогабаритного контроля (заказчики — ГБУ «Безопасность дорожного движения» и «К-Телематика»).
• Моделирование транспортных потоков. Студенты оценивают варианты проектных решений с помощью программ «Транснет», RITM³, Anylogic. Также с помощью данных программ осуществляется работа по моделированию улиц и дорог при градостроительном планировании. Индустриальный партнер — ГБУ «Институт пространственного планирования Республики Татарстан».
• Интернет вещей на транспорте и логистике. Представлены инструменты для разработки умных устройств. Здесь студенты изучают возможности создания сети между автомобилями и транспортной сетью для мониторинга состояния транспорта, оптимизации маршрутов, улучшения управления грузовыми терминалами и обеспечения безопасности на транспорте.
• Цифровые двойники. Представлена мультимедийным оборудованием для демонстрации работы по созданию цифровых карт. Индустриальные партнеры — ГБУ «Безопасность дорожного движения», «Новые геодезические системы». С данными фирмами проводится НИОКР, курсы повышения квалификации, лабораторные и практические занятия в области геодезии и 3D-систем управления.

Виртуальный тур по всем 7 площадкам лаборатории можно посмотреть тут.

Лаборатория «Цифровой инжиниринг» решает задачи применения искусственного интеллекта в дорожном строительстве

Лаборатория «Цифровой инжиниринг». Основная решаемая задача — применение искусственного интеллекта в дорожном строительстве. Это мультимедийная лаборатория, обеспеченная специализированными программными продуктами (Python, Java, JavaScript, VBA, C#), VR-технологиями и высокоавтоматизированными транспортными средствами (ВАТС) для работ в области программирования, машинного обучения и искусственного интеллекта. Состоит из 7 площадок:

• Беспилотный транспорт. Технология изучается на примере автономного грузовика «Эвокарго», а магистры кафедры программируют и разрабатывают прототипы беспилотной строительной техники. Индустриальный партнер — «Эвокарго».
• VR-технологии. Студенты создают визуализацию в виртуальной реальности дорожных сооружений, запроектированных в рамках курсовых работ. Также при помощи VR-технологий в учебном процессе демонстрируются конструктивные решения, технологии и материалы.
• Информационная и кибербезопасность. Студенты учатся обеспечивать защиту от любого несанкционированного доступа, утечек и изменения данных. Также у нас есть команда BARS, которая участвует в CTF-соревнованиях и показывает высокий уровень и на международной арене. Индустриальные партнеры — «Инностейдж» и «Айти Секьюрити Провайдер».
• Нейросети и машинное обучение. Изучаются для использования в решении различных задач — от оптимизации составов строительных материалов и проектных решений до управления дорожным движением и идентификации нарушений. Индустриальные партнеры — фирма «Гольфстрим» — по проведению совместных НИОКР по внедрению искусственного интеллекта в строительстве и нефтедобыче, и ГБУ «Безопасность дорожного движения» — по обеспечению безопасности дорожного движения.
• Виртуальный ассистент. Представлена микроэлектроникой для создания капсулы виртуального ассистента и мультимедийным оборудованием для демонстрации интерфейса и алгоритма работы.
• Генеративное проектирование. Ведется разработка программ и приложений для генеративного проектирования автомобильных дорог, искусственных сооружений, городских территорий. Сейчас создана программа для выбора оптимальной трассировки автомобильной дороги в зависимости от существующего рельефа.
• Коворкинг — зона для самостоятельной работы студентов.

В лаборатория «Интеллектуальные системы» ведется обучение и выполняются НИОКР в области безопасности движения и транспортного моделирования, телематики и телеметрии, развития вело- и СИМ-инфраструктуры, проектирования и моделирования интеллектуальных систем

Лаборатория «Интеллектуальные системы». Здесь ведется обучение и выполняется НИОКР в области безопасности движения и транспортного моделирования, телематики и телеметрии, развития вело- и СИМ-инфраструктуры, проектирования и моделирования интеллектуальных систем. Состоит из 4 площадок:

• Телематика и телеметрия. Для обучения и НИОКР используется макет конструкции дорожной одежды и пункта автоматического весогабаритного контроля. Студенты учатся работать с различными датчиками и программировать их. Индустриальные партнеры — концерн «Телематика», фирма «Смарт».
• Имитационное моделирование и безопасность движения. Проводятся работы по имитационному моделированию транспортных потоков и разработке проектов организации дорожного движения. Разрабатываются обучающие курсы и ведется НИОКР с использованием макета городской локации и специальных программных продуктов с демонстрацией работы их работы на мультимедийном оборудовании.
• Вело- и СИМ-инфраструктура. Партнер — Институт пространственного планирования Республики Татарстан — соорганизатор центра компетенций в области вело- и СИМ-инфраструктуры, на базе которого ведутся совместные НИОКР и образовательные программы с использованием предоставленных институтом материалов и программных продуктов.
• Пространство для работы проектной группы из числа преподавателей, аспирантов и студентов, привлеченных специалистов отрасли.

Каждый НОЦ КГАСУ уникален, но все они формируют единую систему

— Центр получился очень интересным, неповторимым в своем роде. Расскажите об особенностях дизайна его пространств — как удается не повторяться?

Алена Степанчук — доцент кафедры градостроительства, главный архитектор проекта:

— Над архитектурно-дизайнерской частью проекта лаборатории «Жизненный цикл» работали студенты-архитекторы Никита Варзаев и Дмитрий Шурр. Главной идеей концепции дизайна в этом пространстве стало ТИМ-кольцо, состоящее из 7 звеньев, напрямую связанных с созданием современной и качественной дорожной среды. Каждое из звеньев имеет свой индивидуальный цвет, который ассоциируется с выполняемыми процессами.

Над архитектурно-дизайнерской концепцией лабораторий «Цифровой инжиниринг» и «Интеллектуальные системы» под моим руководством работала команда студентов-архитекторов — Игорь Белоусов, Дмитрий Егоров, Елизавета Маркова, Виталия Тюник, Альмира Фаттахова, Аделина Сагдатуллина.

Каждый НОЦ КГАСУ уникален, но все они формируют единую систему. Нашей задачей было поддержать эту систему, подчеркивая идентичность кафедры цифровых дорожных технологий.

Сформирована палитра интерьера, в которой сочетаются напористый, притягивающий к себе красный и стабильный цельный синий, передающий ощущение сложности, энергии и инноваций. В качестве объединяющей основы был предложен белый цвет, помогающий сделать пространство центра просторнее, чище, подчеркивая акценты и создавая ощущение инновационной лаборатории.

Кроме цветового кодирования, в невербальном языке повествования, который рассказывает о современных цифровых дорожных технологиях и объединяет все наши решения воедино, стал паттерн, символизирующий одновременно и дорожные развязки, и двоичную систему компьютерного кода. Общий подход с цветовым кодированием и с паттерном позволил сузить рамки поиска архитектурно-дизайнерских решений лабораторий.

— В чем смысловое решение дизайна лаборатории цифрового инжиниринга?

В лаборатории «Цифровой инжиниринг» стояла интересная задача: создать уникальный интерьер лаборатории, работающей с нейросетями и дорожными технологиями.

Для нас было важным в интерьере передать ощущение искусственности, нереальности, цифрового пространства. Лабораторную тематику задает белый цвет, инновационный синий решено было дополнить металлическим серебристым. Плотный блэкаут на окнах для приглушения естественного освещения поддерживает ощущение цифрового пространства и подчеркивает световые акценты — проекции карты на стене, стены с ТВ-экранами.

Симметричная статичная композиция лаборатории, поддержанная декором на стенах, столом-восьмеркой, симметрично расположенными компьютерами, прозрачными выставочными тумбами с подсветкой, создает цельный образ одновременно и лаборатории будущего, и межгалактического корабля.

— А лаборатория «Интеллектуальные системы»?

— Она решена в белых и энергичных оттенках красного, отражающих стремление к инновациям и напряженную мозговую деятельность. В центре композиции на потолке красный стилизованный образ фиджитал-моста — моста из мира физического в мир цифровых технологий. Он плавно переходит в прозрачный стеллаж с кубическими ячейками на каркасе латунного цвета, будто распадаясь на пиксели, что подчеркнуто декоративной печатью на боковой поверхности стеллажа.

НОЦ «Цифровые дороги» и есть этот мост, олицетворяющий непрерывную связь между физическим, материальным и цифровым, между прошлым и будущим.

Алена Степанчук главный архитектор проекта

Объем лаборатории функционально поделен на два самостоятельных, но связанных пространства: собственно лаборатория и бюро для проектной группы кафедры. Центром композиции бюро является большой красный стол для совещаний — место объединения, переплетения идей.

— Вероятно, дизайн-код, который применен в интерьерах комплекса лабораторий, учитывает традиции КГАСУ?

— Говоря о нашем со студентами вкладе в этот замечательный проект и о некоторых наших системных архитектурно-дизайнерских концептуальных подходах, удачах, все-таки, наверное, в первую очередь надо сказать о нашей Казанской архитектурной школе. Это практически 60 лет непрерывного развития, она базируется в стенах нашего КГАСУ-КИСИ. При всем разнообразии архитектурно-дизайнерских решений наших НОЦ их связывают некоторые постулаты, присущие нашей архитектурной школе.

Я училась у великого Куприянова Валерия Николаевича, который создал и развил новое направление — подготовки архитекторов-конструкторов. Сегодня мы с коллегами в КГАСУ — Алексеем Иванцовым, Артемом Петровым, Ильдаром Сафиным — продолжаем традиции нашего мэтра и верно служим нашему КГАСУ-КИСИ.

Друзья, если вы хотите получить цифровое дорожное образование международного уровня у нас в России, Казани, не уезжая за рубеж, наш университет поможет вам это сделать.

Ленар Мавлиев заведующий кафедрой цифровых дорожных технологий

Главная цель НОЦ: синергия обучения и практической работы

— И все-таки насколько востребованы в сложных современных условиях центры такого уровня?

Ильфак Вильданов, Евгений Вдовин:

— Сверхважно! Эти центры позволяют:

• Нашим студентам более успешно получать практикоориентированное образование международного уровня. Они наше будущее, и они должны быть конкурентны, они должны быть сильнее своих западных коллег;
• решать задачи достижения научно-технологического суверенитета России, выдавливая западные технологии и материалы и предлагая свои;
• очень важно и то, что зарубежные гости, часто посещающие наш университет, ознакомившись с нашими НОЦ, проявляют желание к дальнейшей совместной работе.

Ленар Мавлиев:

— Друзья, если вы хотите получить цифровое дорожное образование международного уровня у нас в России, Казани, не уезжая за рубеж, наш университет поможет вам это сделать.

А образование в сфере дорожного строительства и эксплуатации — это ключ к профессии и карьере. Дороги в России еще строить и строить, это созидательная работа на десятилетия вперед.

Приходите, ждем вас!