РиССРпоОДД Учебное пособие

601

классифицированы следующие варианты автомобильных подсистем [26, 27]:

•типовая бортовая автомобильная подсистема – выполняет стандартные функции для всех типов автомобилей: маршрутную навигацию идентификацию при электронных платежах, круиз-контроль, обеспечение безопасной дистанции следования за лидером;

•подсистема транзитного автомобиля – обеспечивает взаимодействие с подсистемой управления транзитными перевозками, предоставляет дорожную информацию по маршруту следования, обеспечивает сохранность грузов, безопасность водителя и пассажиров;

•подсистема коммерческого автомобиля – сохраняет данные для кон-

троля безопасности движения, данные прохождения контрольных пунктов, прямые и обратные сообщения между водителем и подсистемой управления грузовыми перевозками, содержит все сведения о транспортном средстве, водителе, перевозимом грузе, маршруте следования;

•аварийная автомобильная подсистема – обеспечивает независимый аварийный вызов и соответствующий статус в подсистеме управления в аварийных ситуациях;

•подсистемы уделенного доступа и информации – обеспечивают доступ

ктранспортной информации в зависимости от потребностей пользователя. Эти подсистемы могут быть как государственными, так и частными;

•подсистема участника движения – обеспечивает получение информационных услуг в любой точке маршрута, включая обеспечение безопасности при поездке и остановке в транзитном сообщении;

•подсистема персонального информационного доступа – информация о поездке, дорожных условиях, безопасности движения по запросу с любого компьютера, существует возможность персонального ограниченного доступа или определенных категорий пользователей.

Функциональная интеграция в наибольшей степени сказывается на эффективности таких операций как выбор оптимальных маршрутов и осуществления контроля за их прохождением в реальном режиме времени, интеграция организации перевозок и движения.

Функциональные взаимосвязи показывают уровень интеграции интеллектуальных транспортных систем, необходимый для выполнения этих

602

сложных операций. Выбор маршрутов производится на основе запросов широкого круга пользователей – водителей, пассажиров, менеджеров транспортных фирм. После всех этапов выбора маршрут указывается пользователю: водителю – через автомобильную подсистему; пассажирам – посредством соответствующих информационных систем; менеджерам транспортных фирм – в их системы управления перевозками. Управление движением, но выбранному маршруту осуществляется в пошаговом режиме, иногда называемом «поворот за поворотом».

Винтеллектуальных транспортных системах предусмотрены различные варианты выбора маршрута в зависимости от расположения пользователя (транспортное средство, рабочее место, пассажирский терминал) н технических средств информационного доступа. Односторонняя передача данных подсистемой информационного провайдера по выделенному радиоканалу для всех водителей, настроившихся на данный канал, содержит только наиболее общую информацию и не учитывает цели каждого водителя. Национальная архитектура поддерживает автономный выбор маршрута движения в автомобильной подсистеме и динамический выбор маршрута, осуществляемый через подсистему информационного провайдера. Конечно автономные маршруты, предоставленные водителю автомобильной подсистемой, определены по персональному запросу до конкретного пункта назначения, но они могут не соответствовать реальной дорожной обстановке.

Наиболее полное функциональное обеспечение выбора маршрута в реальном масштабе времени осуществляется в клиент-серверном режиме «запросответ» между водителем и подсистемой информационного провайдера. При этом методе динамического управления маршрутом любой водитель в состоянии использовать полную информационную базу о дорожной сети и характеристиках транспортных потоков, которая постоянно обновляется и содержит наиболее достоверные данные об условиях функционирования транспортной сети.

Вто же время, независимо от режима функционирования, подсистема информационного провайдера может выступать в качестве клиента, запрашивающего информацию от других подсистем ИТС. Эта информация должна быть регулярной и оперативной, а определенный перечень параметров должен поступать в реальном режиме времени для того, чтобы другие

603

подсистемы ИТС повысили свою эффективность, а пользователи – более качественный информационный сервис.

Для выбора маршрута поездки обычно требуется следующая информация: начальный и конечный пункты поездки, время отправления и желательное время прибытия, вид транспорта, предпочтительные альтернативные маршруты или промежуточные пункты, через которые должен проходить маршрут. Пользователи интеллектуальных транспортных систем могут как в ходе подготовки к поездке, так и во время самой поездки изменить свои планы и запросить от подсистемы информационного провайдера новые варианты маршрута с другим временем начала поездки, мультимодальным характером поездки и т. п.

При выборе конкретного плана поездки из нескольких альтернативных вариантов пользователь может сохранить конфиденциальность маршрута и не подтверждать его выбор. Однако, когда для совершения поездки необходимо осуществлять операции, связанные с взаимодействием с другими подсистемами ИТС, подсистема информационного провайдера требует подтверждения выбора определенного маршрута. Это необходимо при планировании мультимодальных поездок и обратного маршрута (подсистема управления транзитными перевозками), маршрутов движений автомобилей аварийных служб (подсистема управления дорожным движением), бронировании мест на стоянках (подсистема управления стоянками).

После подтверждении какого-либо из предложенных вариантов маршрута поездки пользователь получает потную информацию, включающую время начала поездки, последовательный список прохождения отдельных участков маршрута, время прохождения этих участков, ограничения по организации дорожного движения. При соответствующих информационных возможностях, пользователю сообщат идентификационный номер, и он сможет определить свое местоположение на дорожной сети. В этом случае при определении истинного местоположения пользователя подсистема информационного провайдера при изменении обстановки может предложить пользователю более удобный маршрут. Такие функции позволяют интегрировать действия подсистемы информационного провайдера с другими подсистемами ИТС. Подсистема информационного провайдера может сообщить о выбранных н совершающихся маршрутах подсистеме управления дорожным движением,

604

подсистеме управления транзитными перевозками, чтобы прогнозировать ожидаемый уровень транспортной нагрузки.

Данные, полученные подсистемой управления дорожным движением от подсистемы дорожной сети и пробных автомобилей используются для анализа состояния транспортного потока и оценки качества функционирования транспортной сети. Технические средства подсистемы управления дорожным движением на основе этой информации осуществляют расчет параметров светофорного регулирования и управление светофорными объектами, дорожными знаками, информационными табло, придорожными маяками.

При высоком уровне интеграции компонентов ИТС подсистема управления транзитными перевозками может делать опрос о предоставлении приоритетного проезда определенным категориям автомобилей. В аварийных ситуациях также может требовать право приоритетного движения автомобилям аварийных служб выбор маршрутов, которых и последующее маршрутное ориентирование осуществляются с помощью подсистемы информационного провайдера. Архитектура ИТС поддерживает предоставление приоритета различным категориям автомобилей при информационном сопровождении по каналам УКВ.

Преимущество таких принципов функционирования в том, что подсистема управления движением хранит в базе данных маршруты движения этих автомобилей и может осуществлять приоритетное регулирование с минимальными затруднениями для других типов автомобилей в транспортном потоке, учитывая суммарную задержку всех транспортных средств. При осуществлении глобальною мониторинга информационных потоков различные территориальные подсистемы управления движением могут взаимодействовать друг с другом, обмениваясь информацией о транспортной нагрузке, местах концентрации ДТП, дорожных условиях, мероприятиях, вызывающих временное повышение интенсивности движения.

Подсистема дорожной сети, используя собственные технические средства регистрации характеристик транспортных потоков, может передавать подсистеме управления движением дополнительную информацию о характеристиках транспортных потоков, погодных условиях, состоянии покрытия. Подсистема управления транзитными перевозками и подсистема информационного провайдера также могут сообщать подсистеме управления

605

движением информацию о реальном местоположении автомобилей и маршруты их движения.

В сложных дорожных условиях и заторовых ситуациях подсистема управления движением обеспечивает приоритетный проезд только для спецавтомобилей: пожарные, скорая помощь, милиция. В нормальных условиях функционирования транспортной сети происходит оптимизация всех участников движения. С развитием средств связи и информационных технологий, количество автомобилей, осуществляющих движение с помощью навигационных систем, может настолько увеличиться, что оптимизация маршрутов в реальном режиме времени будет влиять на весь транспортный поток.

Автомобильные бортовые подсистемы в процессе маршрутной навигации взаимодействуют только с подсистемой информационного провайдера. Это соответствует ожиданиям пользователей в получении персонифицированной информации. Согласно этой схеме подсистема управления движением сообщает подсистеме информационного провайдера прогнозируемую модель транспортных связей, модель транспортной сети, ограничения по организации дорожного движения, характеристики транспортных потоков. В свою очередь подсистема информационного провайдера информирует подсистему управления движением о запланированных автомобильных маршрутах.

6.3.4. Институциональная интеграция ИТС

Практически во всех странах сложилось довольно жесткое разделение функций государства, городских властей, частных фирм в области развития интеллектуальных транспортных систем. Роль органов государственной власти в реализации политики развития интеллектуальных транспортных систем заключается в решении следующих задач:

•анализ основных направлений развития интеллектуальных транспортных систем и законодательное обеспечение государственной политики в отношении развития интеллектуальных транспортных систем;

•координация в общегосударственном масштабе проектов разработки ИТС, проведение экспертизы различных проектов;

•реализация демонстрационных проектов ИТС;

607

ориентации функционирования интеллектуальных транспортных систем, исследовании и моделировании потенциального рынка компонентов ИТС. Подобный типичный путь развития прошли многие другие страны.

6.3.5. Интеграция баз данных

До создания интеллектуальных транспортных систем практически все организации функционирующие в сфере управления дорожным движением и перевозками, имели собственные базы данных. При этом дублировались работы по cбору и обработке информации, увеличивались затраты на содержание систем управления, отсутствовала оперативность при решении многих задач требующих принятия решений в реальном масштабе времени.

Поэтому функционирование большинства автоматизированных систем управления движением осуществляется на основе мощных центров управления, которые централизованно выполняют управленческие функции в интересах всех пользователей в пределах обслуживаемой улично-дорожной сети. Эти центры позволяют координировать деятельность всех структурных подразделений, принимающих участие в сборе н обработке информации выработке и реализация управляющих воздействий. Однако такие централизованные базы данных имеют значительные ограничения в эксплуатации [43]. Анализируя их функционирование в транспортных системах, выявили, что эти ограничения обусловлены следующими факторами:

1. Организационные

•процесс согласования при комплектовании штата для централизованной системы управления за счет организации различных административных уровней и форм собственности является практически бесконечным;

•цели участников транспортного процесса являются разнообразными и во многом противоречивыми, поэтому при организации перевозок и движения существуют специфические области персональной ответственности и ограничения на доступ к информации, вследствие чего затруднена работа всех операторов, участвующих в процессе управления, в одном центре;

•при нарушении работы централизованных систем управления базами данных абсолютно все клиенты участники дорожного движения лишаются информационного обеспечения, что приводят к снижению эксплуатационных

608

показателей и безопасности транспортного процесса. Защита же таких систем требует значительных средств;

•подсистемы максимально приближенные к зоне деятельности, имеют наибольшие возможности для формирования базы данных в их зоне ответственности.

2. Технологические:

•централизованные системы управления базами данных имеют ограниченные возможности масштабирования, при значительном росте источников данных и числа пользователей ухудшаются эксплуатационные показатели;

•централизованные базы данных недостаточно хорошо адаптируются к условиям работы при возникновении систем с новыми способами получения информации и расширением функциональных возможностей;

•информационные системы с высокой степенью централизации являются дорогостоящими вследствие того, что при определенных размерах системы их топология вступает в противоречие с новыми информационными технологиями, которые требуют создавать распределенную топологию для повышения надежности и экономической эффективности в параметрах «затраты-доходы».

С учетом этих недостатков для управления дорожным движением интенсивно разрабатываются системы распределенных баз данных для условий работы в реальном режиме времени. Эти концепции и настоящее время, используются для создания региональных центров управления дорожным движением [49]. Приоритет децентрализованной сетевой топологии отдается вследствие следующих преимуществ:

•любому пользователю в любом пункте зоны управления обеспечивается гибкий доступ в систему для полного информационного сервиса процесса дорожного движения, что в значительной степени расширяет возможности оперативной реализации управляющих воздействий;

•децентрализация баз данных повышает надежность функционирования интеллектуальных транспортных систем, поскольку ограничивается доступ на центральный сайт и устраняется необходимость ранжирования всех пользователей системы;

•появляется возможность создания виртуальных центров управления.

609

Хотя децентрализация обеспечивает значительное повышение эффективности функционирования систем, тем не менее при реализации этого подхода значительными ограничениями являются необходимость совместимости технических средств, программного обеспечения, баз данных. Однако из опыта эксплуатации интеллектуальных транспортных систем установлено, что преимущества децентрализации перевешивают их недостатки

[128, 35 43 49].

Трехуровневая архитектура клиент/сервер является основной концепцией создания баз данных, обеспечивающих функционирование интеллектуальных транспортных систем [28]. При такой структуре любая организация может интегрироваться в ИТС с существующей базой данных по характеристикам транспортных потоков и геоинформационным системам дорожной сети.

Преимущества трехуровневой (клиент/сервер) системы заключаются в надежности, гибкости, свободе выбора программного обеспечения, однородности, прозрачности. Степень надежности является высокой, поскольку нарушения в работе при выходе из строя одного из серверов можно компенсировать включением в конфигурацию системы резервного сервера. Гибкость этой архитектуры обеспечивается тем, что модификация любой из подсистем не окажет влияния на функционирование всей системы. Модульный принцип трехуровневой архитектуры позволяет иметь свободу выбора программного обеспечения на каждой из подсистем.

Преимущества трехуровневой системы клиент/сервер прослеживаются при анализе структурной схемы, изображенной на рисунке 6.5. Из этой структурной схемы видно, что базы данных могут быть доступны множеству пользователей. Децентрализованный подход позволяет адаптироваться к специфическим требованиям при управлении дорожным движением, когда для решения различных задач создаются комбинации разных пользователей. Поэтому следующим этапом развития является концепция виртуальных баз данных в которой предусматривается доступ различных пользователей к информационным базам по характеристикам дорожного движения.

Особенно актуальным это является для выявления дорожнотранспортных происшествий и устранении их последствий, управления дорожным движением в сложных условиях. Сферы ответственности за принятие решений изменяются для различных ситуаций, при этом во многих

610

случаях структуры, принимающие решения, даже не включены в централизованные центры управления движением. Поэтому в перспективе крупные центры управления необязательно будут играть ведущую роль в процессе управления движением.

Рис. 6.5. Структурная схема трехуровневой системы клиент/сервер