2719

1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Кафедра организации перевозок и безопасности движения

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Методические указания для самостоятельной работы для студентов направления подготовки 23.04.01 – Технология транспортных процессов

Воронеж 2016

2

УДК 656.13

Зеликов, В.А. Интеллектуальные системы управления [Электронная ресурс]: методические указания для самостоятельной работы для студентов направления подготовки 23.04.01 – Технология транспортных процессов / В.А. Зеликов, Ю.В. Струков, Р.А. Кораблев, В.В. Разгоняева; ВГЛТУ».– Воронеж, 2016. – 17 с. ЭБС ВГЛТУ.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»

Рецензент канд. техн. наук, доц. кафедры ТКОиС Воронежского института ФСИН России Д.Г. Зыбин

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

4

Введение

Первым примером управления транспортными потоками неоспоримо была автоматизация управления на перекрестках со светофорным регулированием, которая перешла от этапа, характеризуемого временнозависимым управлением, к этапу транспортно-зависимого управления, использующего принципы адаптированного управления. Однако управление с помощью светофоров на перекрестках является только одной из частей интеллектуальных систем управления (ИТУ). Футуристические сценарии применения ИТУ предполагают ее использование для решения глобальных проблем, как например, ограничение транспортных заторов, повышение безопасности движения, охрана окружающей среды и повышение эффективности перевозок грузов. Примеры возможных приложений следующие:

Ограничение транспортных заторов: Управляемые дорожные знаки информируют водителя о размере заторов и направляют транспортные средства по другим возможным маршрутам движения. Это сокращает размер заторов и дает возможность лучшего использования существующей дорожной сети. На дисплее в транспортном средстве в масштабе текущего времени изображается существующая транспортная ситуация, и водитель направляется по оптимальному маршруту движения так, чтобы транспортное средство было отведено от критических мест (работы на дороге, дорожнотранспортные происшествия, заторы). Карты транспортной сети, по которым водитель будет ориентироваться в любом незнакомом городе, будут покрывать всю Европу.

На подъездах к городам управляемые дорожные знаки будут информировать о свободных местах для стоянки или парковки, и можно будет заказать место для стоянки с помощью связи непосредственно из транспортного средства. В случае транспортных проблем водителям предлагается вариантный транспорт с указанием цены за проезд и расписания движения. Система платежа за проезд, предлагаемая с целью предупреждения заторов в центре города с расчетом на то, чтобы водитель заплатил больше за проезд в центр города в часы пик, будет своевременно на дисплее транспортного средства информировать о стоимости проезда, оплачиваемого в пунктах оплаты. Введение универсального платежа поможет водителю осознавать расходы, связанные с проездом, что,

5

следовательно, поведет к ограничению поездок, которые не являются действительно необходимыми.

Существенный прогресс будет достигнут в области управления движением, так как транспортные средства будут с помощью связи на короткие расстояния DSRC (Dedicated Short Range Communication)

информировать центр управления движением о своем местоположении, в результате чего создается реальное представление о состоянии транспортных потоков на сети. Путем использования методов адаптивного управления при помощи метода «Soft Computing» достигается оптимизация управления движением транспортными потоками.

Повышение безопасности: Управляемые дорожные знаки будут ограничивать скорость в зависимости от климатических условий (гололед, туман), плотности движения или на опасных участках дорог (опасный поворот, крутой спуск) в зависимости от фактической скорости движения транспортного средства.

Прогресс в автомобильной технике приведет к тому, что все транспортные средства будут оснащены радиолокаторами предотвращения столкновений, которые будут автоматически регулировать скорость так, чтобы соблюдалась безопасная дистанция до впереди идущего транспортного средства. Наоборот, если при превышении безопасной скорости к транспортному средству приближается другое транспортное средство сзади, то будут автоматически активизироваться стоп-сигналы для того, чтобы быстро приближающееся транспортное средство было вынуждено притормозить.

Транспортные детекторы будут регистрировать чрезмерное замедление транспортного потока, которое может быть результатом дорожнотранспортного происшествия на дороге (Accident Detection), в результате чего быстро передается соответствующая информация в центр управления движением и быстрее может реагировать и служба спасения. Если случится происшествие, то в случае срабатывания подушек безопасности включается связь с вышестоящим главным центром управления и передается аварийный сигнал «May-Day». Скорая помощь определяет точное положение ДТП с помощью Глобальной Системы Определения Местоположения Транспортного Средства (Global Positioning System-GPS). В некоторых проектах даже предполагается, что транспортным средствам будет

6

запрещено двигаться на предельно допустимой скорости до тех пор, пока этого не позволят состояние дороги и метеорологические условия.

Охрана окружающей среды: Кроме положительного влияния, оказываемого снижением количества останавливающихся или медленно движущихся транспортных средств в колоннах, большим вкладом будет создание более комфортного варианта индивидуального транспортного средства. Транспортные средства городского пассажирского общественного транспорта (ГПОТ) будут иметь преимущество на регулируемых перекрестках, причем каждое средство будет постоянно контролироваться, например, с помощью GPS.

Время ожидания, которое пассажирам, ждущим на остановках, кажется дольше, чем на самом деле оно есть, будет изображаться с множеством дополнительной информации на табло больших размеров. Расширится диапазон различных платежей, осуществляемых с помощью кредитной карты широкого назначения, например, карты SMART, которая даст возможность осуществлять отдельные платежи в транспортных средствах ГПОТ, а также в транспортном средстве на магистралях с помощью встроенного приемопередатчика.

Для пассажиров будет значительно проще планировать маршруты поездки на общественном транспорте, так как они получат маршрутную карту, показывающую самый лучший вид транспорта и протяженность пути до отдельных пунктов назначения, например, дома с помощью Интернета или посредством справочных киосков. Вся информация будет обновляться по шкале реального времени. Благодаря этим средствам будет развиваться интермодальные поездки на разных видах транспорта, так как у пассажиров будет возможность реально выбирать оптимальный маршрут и оптимальное время достижения цели с помощью комбинации различных видов транспорта.

Эффективность перевозки грузов: Грузовой автомобиль будет оснащен электронным паспортом, характеризующим транспортируемый груз. Транспортным средствам с опасным грузом будут предоставлены оптимальные маршруты движения и они будут находиться под постоянным контролем. Автоматически будут передаваться таможенные информации в соответствующий пограничный пункт, в результате чего сократится время ожидания на границах. С помощью маяков, установленных вдоль дороги, будет осуществляться слежение за всем маршрутом перевозки груза.

7

Тяжелые грузовые автомобили будут оснащены системами для автоматического движения в колоннах, где будут минимизированы дистанции между идущими друг за другом автомобилями в зависимости от внешних условий, в результате чего автомобили будут образовывать своего рода «поезда», движущиеся с оптимальной скоростью и использующие в максимальной мере пропускную способность дорог.

Указанные представления о будущем транспортных систем и сохранении приемлемой мобильности человечества касаются различных научных дисциплин, которые концентрируются под глобальным наименованием Интеллектуальные Транспортные Системы (ITS).

1 Классификация и архитектура транспортной телематики

Архитектура транспортной телематики. Функциональная архитектура. Информационная архитектураю. Составляющие процессы транспортной телематики. Иерархическая структура транспортной телематики. Физическая и коммуникационная архитектура. Организационная архитектура. Основные подсистемы транспортно-телематических систем. Технические подсистемы. Исполнительные элементы. Датчики. Коммуникационная инфраструктура. Информационные технологии. Подсистемы управления процессами. Транспортный менеджмент городов. Управление движением на автомобильных дорогах и автомагистралях. Экологический мониторинг. Паспортные и экономические подсистемы. Национальная концепция внедрения транспортной телематики. Подготовительные работы. Анализ фактического состояния. Третий этап - определение целей. Определение задания. План внедрения. Реализация национального пилотного проекта. Роль частного сектора.

2 Телематические системы в городах

Назначение систем управления. Европейский опыт. Опыт Азиатских стран. Опыт США и Канады. Основные принципы работы городской системы управления транспортными потоками. Иерархия городских систем управления. Телематические подсистемы городской системы управления движением транспортных потоков. Системы управления транспортными потоками на городских сетях. Управление движением в транспортных узлах.

8

Управление транспортными потоками на сети. Автономное управление. Управление в режиме текущего времени (онлайн). Метод оптимизации управления движением на сети городских дорог – TRANSYT. Основные принципы, используемые в TRANSYT.

Основные предпосылки. Представление транспортной сети. Распределение интенсивности движения по циклам. Распределение интенсивности движения по полосам автомобильной дороги. Задержки движения. Инструменты оптимизации в программе TRANSYT . Общая оценка программы TRANSYT. Системы с централизованным интеллектом. Программа управления транспортными потоками SCOOT. Результаты управления с помощью программы SCATS. Оценка эффективности программ SCOOT и SCATS.Системы с децентрализованным интеллектом.Описание программы MOTION.Выявление заторов и дорожно-транспортных происшествий - модуль CIM.Преимущество городского пассажирского общественного транспорта (ГЛОТ). Результаты управления с помощью MOTION. Экспертные методы управления. Определение проблемы насыщенных движением сетей. Модель задержки в транспортном узле. Задача управления насыщенной транспортной сетью. Экспертные системы. Управление с помощью нечеткой логики. Требования, предъявляемые к управлению на уровне комплекса. Возможности управления транспортным потоком. Управление путем остановки транспортных средств. Управление путем изменения характеристик движения. Управление информацией и направлением движения. Информационная система, воздействующая на весь транспортный поток. Информационная система в индивидуальном транспортном средстве. Информация перед поездкой. Направляющая система, воздействующая на транспортный поток. Направляющая система в индивидуальном транспортном средстве.

3 Городской пассажирский общественный транспорт

Городской общественный транспорт и телематика. Информация для пассажиров. Высшая форма организации работы общественного транспорта – ROMANSE. Информация внутри транспортных средств городского общественного транспорта. Комбинированное использование различных видов городского общественного транспорта. Повышение безопасности движения. Электронная оплата за транспортные услуги. Обеспечение

9

приоритетного движения городского общественного транспорта. Контактный и бесконтактный приоритеты проезда. Контактное детектирование транспортного средства Местная система - радиосвязь на короткие расстояния. Централизованная система предоставления приоритета, основанная HaGPS. Транспортные средства с правом преимущественного проезда. Способы обеспечения приоритетного проезда. Средства оказания помощи инвалидам. Стандарты и экологические правила.

4 Организация стоянок транспортных средств

Применение телематических устройств на стоянках и в гаражах. Решение проблемы стоянок транспортных средств при разработке транспортной планировки города. Емкости стоянок и парковок на дорогах общего пользования. Система парковочных автоматов. Способы платежа за пользование стоянкой. Система платежа наличными.. Система электронного платежа. Пример создания «Зоны платной парковки» в центре Праги. Охраняемые стоянки и парковки.

Перехватывающие стоянки и парковки типа P+R. Система направления к местам парковки P+R Система управления стоянками P+R. Надежность системы P+R. Технические подсистемы парковок P+R. Пример стоянок типа P+R в г. Праге. Емкости гаражных стоянок. Схемы парковки автомобилей в гаражах. Системы для расстановки автомобилей. Пример решения автоматической парковочной системы общего гаражного объекта. Информация о стоянках и парковках и наличии свободных мест в них в Интернете.

5 Автоматизированные системы управления дорожным движением

Причины и последствия дорожно-транспортных происшествий. Системы повышения безопасности движения на автомобильных дорогах. Детектирование препятствий движению и неблагоприятных погодноклиматических условий. Погодно-климатические условия. Препятствия на дороге. Неблагоприятные состояния транспортных потоков. Исключение сна водителей за рулем. Автоматическая идентификация происшествий и заторов. Системы повышения равномерности и безопасности колонного движения автомобилей.Система линейного управления – RLTC. Основные

10

цели системы RLTC. Решение аппаратными средствами. Система управления.Оценка эффективности управления транспортными потоками (пилотный проект). Управление въездом на автомагистраль. Предоставление приоритета транспортным средствам с пассажирами. Интеллектуальные системы управления движением транспортных потоков на автомобильных магистралях. Развитие трансевропейских транспортных сетей. Информационные потоки.

6 Информационные системы

Международный опыт создания информационных систем. Опыт стран Азии. Опыт США. Опыт Европы. Система передачи информации Trafficmaster. Прочие информационные системы. Система передачи информации RDS-TMC. Интеграция информационных систем в рамках транспортной системы. Информационные системы, воздействующие на состояние транспортного потока. Информационная система TFIS (Traffic Flow Information System). Техническое решение информационных дисплеев. Информационные системы в индивидуальных транспортных средствах. Активные информационные системы. Пассивные информационные системы. Информация водителей перед поездкой.

7 Навигационные системы

Опыт Японии. Опыт США. Опыт Европейских стран. Перспективы применения навигационных систем. Исторический обзор развития систем определения местоположения транспортных средств. Способы определения местоположения транспортного средства. Прямое определение местоположения. Косвенное определение местоположения. Датчики для относительных измерений. Датчик приводного вала. Датчики на колесах. Гироскопы. Датчики для абсолютных измерений. Магнитный компас. Система глобального позиционирования GPS. Дальнейшее развитие GNSS. Приемник GPS. Принципы обработки сигнала в приемниках GPS. Тенденции развития приемников GPS. Аппаратные средства системы GPS в транспортном средстве. Системы позиционирования, отличные от GPS. Система позиционирования QUICKTRACK. Позиционирование с помощью датчиков – Етак. Система маяков. Сотовые системы позиционирования.