1 И. Н. Пугачев организация и безопасность движения
 Скачать 1.75 Mb.
|
|
8.3. Использование интеллектуальных транспортных систем в организации дорожного движения В последние годы активно развиваются научные исследования в области моделирования и оптимизации распределения транспортных потоков. Определился резкий качественный скачок в разработке и выпуске мощных информационных компьютерных систем. Развитие различных современных видов связи, технических средств сбора и обработки информации о 206 Грузоотправители Интернет Грузополучатели База данных по транспортной сети и транспортным связям Универсальная центральная база данных Transpo LINK База данных о передвижении грузов Базы данных на терминалах Базы данных на терминалах Базы данных на терминалах характеристиках транспортных потоков и дорожной сети позволяет ставить вопрос о решении проблем организации и управления движением как для отдельных автомобилей, так и для транспортных потоков на дорожной сети в целом на качественно новом, более высоком уровне, с использованием технологий интеллектуальных транспортных систем (ИТС). Интеллектуальные транспортные системы обеспечивают основное условие оптимизации логистических систем – интеграцию информации и доступ к ней в любой временной период всем участникам транспортного процесса за счет следующих функций: • интеграции в единый информационный поток данных грузоотправителей, перевозчиков и грузополучателей; • прямого и непосредственного доступа к этим данным всех участников логистической цепи; • осуществления управления всеми грузовыми операциями и контроля за прохождением груза автоматически с ведением электронного документооборо- та. Примером такой логистической системы является европейский проект CEPRA, реализованный в г. Дизендорф (Германия) группой Cargo-Line [15]. Структурная схема системы приведена на рис. 8.9. Рис.8.9. Компоненты логистического проекта CEPRA в системе Евро-Лог В США значительное внимание уделяется созданию интеллектуальной транспортной инфраструктуры. Интеллектуальная транспортная инфраструктура является системой транспортного мониторинга, связи и управления, предназначена для информационного обеспечения ИТС. Система управления транзитными перевозками является одной из областей развития 207 ИТС, где информационная инфраструктура создается на коммерческой основе. Используя навигационные системы маршрутного ориентирования на основе GPS, такие системы работают во многих городах США и Канады (Питтсбург, Сиэттл, Чикаго, Торонто, Майами и др.). Наиболее известным типом системы управления транзитными перевозками является система Fleet-Lynx, разработанная фирмой Харрис [15]. Компоненты системы включают диспетчерский центр, навигационную систему автоматического определения местоположения автомобилей, бортовые устройства автомобилей. Диспетчерский центр построен по конфигурации клиент/сервер, имеет базу данных по транспортным и дорожным характеристикам сети, цифровые карты сети, входящей в зону обслуживания центра, системы связи между водителями и диспетчерами. Согласно данным Департамента транспорта, время прохождения маршрута при использовании системы управления транзитными перевозками сокращается на 15 – 18 %. Межремонтный пробег возрастает на 12 – 23 %. Время ожидания пассажиров снижается на 50 %. Все это обеспечивает высокую экономическую эффективность системы управления транзитными перевозками, ежегодно окупается 45 % инвестиций в создание этой системы. Ежегодный экономический эффект оценивается в 1,5 млн. дол. Системы типа TruckScan разработаны и функционируют в Австралии, осуществляют проверки грузовых автомобилей, используя технологии интеллектуальных транспортных систем. За счет этого автоматизированы все операции, сокращено время обработки автомобиля. Технологический процесс обработки автомобилей выглядит следующим образом. Грузовые автомобили подходят к станции без снижения скорости, и на этом участке подхода система выполняет операции оптического распознавания автомобиля. Эта информация передается в центральную базу данных, где нахо- дятся все сведения о конкретном автомобиле и регистрируется время прохож- дения участка, скорость, отклонение от графика движения. Предупреждение об отклонении от графика передается оператору и водителю. Система также позволяет измерять нагрузку на оси, общую массу автомобиля, габаритные размеры. Таким образом, осуществляется мониторинг грузовых автомобилей, проходящих через сеть станций, и центральная база данных может контролировать характеристики движения автомобилей по сети. Структурно система TruckScan состоит из семи подсистем: • базы данных по грузовым автомобилям (номерной знак, принадлежность, эксплуатационные характеристики и т.д.); • подсистемы регистрации прохождения автомобилей через станцию; • центрального сервера TruckScan, принимающего решение; • подсистемы связи сети станций; • подсистемы регистрации автомобилей государственными органами до- рожно-транспортной администрации; 208 • электронной системы взвешивания автомобилей в движении; • сервисных подсистем. Если автомобиль проходит процедуру регистрации по всей технологиче- ской цепочке без отклонений, он может беспрепятственно продолжать движение по маршруту. Если система выявляет какие-либо нарушения, автомобиль остается на станции для более тщательной проверки. Поскольку вся процедура идентификации и проверки автомобиля выпол- няется в движении, обеспечивается высокая пропускная способность системы, достигающая 500 авт/ч в одном направлении. Для получения этих показателей используются современные технические средства, в результате чего распознавание автомобиля производится за 2,5 с. Поэтому система имеет высокие показатели эффективности, соотношение прибыль – затраты составляет 5:1. 8.4. Автоматизированные системы управления общественным транспортом с использованием технологий интеллектуальных транспортных систем Современный этап развития автоматизированных систем управления движением автобусов характеризуется использованием технологий интеллекту- альных транспортных систем. Это позволяет расширить функциональные воз- можности систем, применять более совершенные технические средства, про- граммное обеспечение и методы управления. Развитые страны уже накопили достаточный опыт разработки проектов интеллектуальных транспортных систем и их эксплуатации при организации пассажирских перевозок. Интеллектуальные транспортные системы позволяют повысить привлекательность городского общественного транспорта. В г. Гетеборг (Швеция) внедрена система управления движением общест- венного транспорта, которая, наряду с организацией приоритетного движения автобусов, позволяет осуществить информационное обеспечение пассажиров в реальном режиме времени. Анализируя мнение пассажиров, установили, что именно эта информация является важным фактором, снимающим неопределен- ность при выборе вида транспорта. Необходима не только информация о време- ни, остающемся до прибытия на остановку следующего автобуса, но и сообщения о нарушении графиков движения. Пассажиры считают эту информацию наиболее важной. Все автобусы в Гетеборге в автоматическом режиме передают информацию о местоположении на маршрутной сети на каждом остановочном пункте и после прохождения транспортных детекторов на регулируемых перекрестках. На основе этой информации осуществляется динамическое прогнозирование времени прохождения автобусов на всех остановочных пунктах. Результаты этих прогнозов постоянно отображаются на электронных табло на остановочных пунктах и передаются в компьютерную сеть Интернет. Эта информация обновляется в динамическом режиме каждые 30 с. 209 Информация о движении общественного транспорта, публикуемая в Интернете, пользуется большим спросом, ежемесячно регистрируется около 700 тыс. обращений от 50 тыс. пользователей. Местоположение автобусов определяют, применяя спутниковую навигационную систему GPS. Технология дифференциальной навигационной системы DGPS позволяет установить координаты автобуса на маршрутной сети с точностью до 10 м. Эта информация постоянно отображается в центре управления, сравнивается с плановой, и отклонения от графика движения сообщаются водителю. С помощью GPS определяется скорость движения автобусов, и информация об этом заносится в базу данных системы управления дорожным движением. Используются также возможности GPS по определению местоположения автобуса, подавшего «тревожный» сигнал о дорожно-транспортном происшествии, поломке, нарушении правопорядка. Тем самым значительно повышается безопасность перевозочного процесса. Навигационное оборудование GPS и бортовые компьютеры имеют 600 автобусов, работающих на линии. Основное технологическое оборудование системы состоит из центра управления движением, зональных компьютерных отделов, обслуживающих районы города, 150 периферийных компьютеров на улично-дорожной сети, 300 транспортных детекторов, 50 светофорных объектов, около 100 информацион- ных табло, установленных на остановочных пунктах. Все это оборудование управляет работой 450 автобусов. Функциональная схема приведена на рис. 8.10. При работе системы формируются следующие базы данных: • управляющая, которая описывает плановые маршруты движения и их транспортно-эксплуатационные характеристики; • ситуационная, характеризующая текущую ситуацию для каждого автобуса, его местоположение в сети и любые отклонения от планового месторасположения; • прогнозная, которая содержит результаты прогнозов прибытия автобусов на все остановочные пункты сети; • база данных, описывающая результаты работы общественного транспорта за любой период времени. Затраты на систему составят 150 млн. шведских крон. В г. Виченце (Италия) внедрена система приоритетного движения автобусов фирмы «ЗМ», разработанная по технологии интеллектуальных транспортных систем. Система «Оптикон» обеспечивает приоритет автобусам при проезде| регулируемых пересечений. Для распознавания автобусов при организации приоритетного движения система использует устройства инфракрасного излучения, устанавливаемые на автобусах. Автобус подает сигнал на приемник инфракрасного излучения, установленный на регулируемом перекрестке. Приоритетный проезд обеспечивается по следующим алгоритмам: 210 Аналитические модели Стохастические модели Прогнозирование перевозочного процесса Система управления базами данных Базы данных по транспортным, дорожным и экологическим характеристикам сети Статистические данные функционирования городского пассажирского транспорта Транспортные детекторы Система навигации GPS Датчики загрязнения атмосферы Датчики аварийных ситуаций Управление перевозочным процессом Управление дорожным движением Управление транспортом полиции, пожарных и других аварийных служб • «разгрузке очереди» – включение зеленого сигнала на минимальное время только для проезда автобуса впереди ожидающих автомобилей; • скоростному движению - зеленый сигнал включается на продолжительное время для создания коридора для безопасного проезда автобусов; • корректировке параметров светофорного регулирования для пропуска автобуса. Рис. 8.10. Функциональная схема системы управления городским пассажирским транспортом в г. Гетеборге 211 Приоритетное движение автобусов обеспечило значительное снижение времени поездки при любой транспортной нагрузке. На первом этапе автоматизированная система «Оптикон» была внедрена на 5 перекрестках города Виченца. Основные преимущества системы на стадии внедрения и эксплуатации заключаются в быстроте и легкости монтажа и низких затратах на эксплуатацию, что прежде всего обусловлено применением современных оптико-электронных технологий. Преимущества в процессе управления перевозками заключаются в развитом программном обеспечении, работе в реальном режиме времени, что позволяет оперативно принимать управленческие решения по повышению безопасности движения. Безостановочное движение маршрутных автобусов на регулируемых пересечениях значительно повышает безопасность движения. В историческом и культурном центре Италии, Флоренции, городские вла- сти и транспортные компании разработали систему управления пассажирскими перевозками, стимулирующую жителей города пользоваться услугами общест- венного транспорта. Маршрутная сеть Флоренции имеет протяженность 625 км, более 2000 остановочных пунктов. Перевозки осуществляют 480 автобусов раз- личной вместимости. Разработка системы происходит в соответствии с проектом Европейского сообщества JUPITER, который направлен на снижение энергопотребления на городском транспорте и уменьшение загрязнения окружающей среды. Основные функции системы управления во Флоренции заключаются в следующем: • автоматическом непрерывном определении местоположения транспорт- ных средств с величиной ошибки, не превышающей 50 м; • сборе и анализе информации в реальном режиме времени; • обеспечении приоритетного проезда автобусов на регулируемых пересе- чениях; • информационном обеспечении пассажиров в реальном масштабе времени; • оперативном управлении перевозочным процессом (оптимальное число автобусов на маршруте, необходимая частота движения, автоматический под- счет пассажиров, анализ технико-эксплуатационных показателей работы автобуса на маршруте, контроль диагностических параметров оценки технического состояния автобуса). В крупнейших городах Европы Лондоне, Лионе, Амстердаме, Мюнхене, Дублине на совместной методической и научно-технической основе разрабаты- вается проект LLAMD (по первым буквам в названиях городов) по совершенст- вованию управления транспортными системами городов. Этот проект разраба- тывается по технологии интеллектуальных транспортных систем. В Мюнхене в 1991 г. начались работы по созданию системы управления городским транспортом COMFORT (Cooperative ManagementFor Urban and Re- gional Transport) [15]. Особое внимание при разработке и реализации проекта было уделено созданию приоритетных условий для функционирования город- 212 1 79% 2 10% 3 4% 4 7% ского пассажирского транспорта. Эта система в числе других подсистем содер- жит такие структурные составляющие, способствующие повышению привлека- тельности общественного транспорта, как подсистемы приоритетного движения автобусов, информационного обеспечения пассажиров общественного транспорта, организации движения «park and ride». Информационная система общественного транспорта контролирует дви- жение автобусов в реальном режиме времени с отображением информации для пассажиров на электронных табло, мониторах, в компьютерной системе Интер- нет. Опросив пассажиров общественного транспорта и пользователей системы «park and ride», установили, что улучшение информации о работе общественного транспорта сделало его более популярным, 15 % опрошенных планируют более интенсивное пользование общественным транспортом. Отношение пассажиров к информации о работе общественного транспорта в реальном режиме времени показано на рис. 8.11. Рис. 8.11. Характеристика отношения пассажиров к информации о работе общественного транспорта в реальном режиме времени: 1 – очень полезная, 2 – менее полезная, 3 – бесполезная, 4 – не знаю Система управления движением и приоритета общественного транспорта под названием BALANCE также является составной частью COMFORT и обес- печивает повышение уровня организации дорожного движения На основе мониторинга характеристик транспортных потоков осуществляется управление движением по различным алгоритмам. Метод управления BALANCE способен осуществлять более кардинальную политику по управлению перевозками и движением, учитывая приоритеты различных групп участников движения, транспортных операторов, дорожных служб. Применение этих методов управления создает стимулы к изменению способов поездки, а не пассивно приспосабливает параметры регулирования к случайно изменяющейся транспортной нагрузке Это является актуальным, если учесть, что общей стратегической линией транспортной политики в крупных городах является повышение привлекательности общественного транспорта. 213 Рис. 8.12. Изменение задержек транспортного потока и трамваев при внедрении системы BALANCE Кроме того, BALANCE позволяет создать интегрированную базу данных, на основе которой можно реализовать управление в реальном масштабе времени и обеспечить информационный сервис всем группам пользователей. Программное обеспечение, которое используется в системе BALANCЕ позволяет в широком диапазоне дифференцировать приоритеты различных пользователей при оптимизации параметров светофорного регулирования, их особенности для различных типов подвижного состава маршрутного транспорта: автобусов, легкого рельсового транспорта. Расширен также перечень информационных источников, на основе которых принимаются управленческие решения. В дополнение к транспортным детекторам информация об условиях движения поступает также от пробных автомобилей, аэрофотосъемки, средств отображения информации. Опытная эксплуатация системы BALANCE показала ее эффективное использование как по отношению к транспортному потоку, так и к общественному транспорту. На рис. 8.12 приведены сравнительные данные об изменении задержек при тестировании системы в Мюнхене. На основе этих результатов система управления BALANCE стала применяться в других крупных городах – Лондоне, Мюнхене, Глазго, Белфасте. В Лондоне и Мюнхене были проведены наиболее полные испытания на различных режимах управления, в том числе при управлении маршрутным транспортом. В Лондоне эти испытания осуществлялись на 9 автобусных маршрутах с интенсивностью движения 40 автобусов в час. Система BALANCE позволяет предоставлять права приоритетного проезда автобусам через перекресток с учетом фактического выполнения графика движения. Если маршрутный автобус дви- жется с опережением графика движения, нецелесообразно предоставлять ему приоритет. В Лондоне система BALANCE предоставляет приоритет на основе информации об интервалах движения между автобусами. Система BALANCE имеет также возможность принимать решение о при- оритетном проезде с учетом количества пассажиров, находящихся в маршрут- ном автобусе. Это позволяет сохранить баланс между экономией времени пас- сажирами общественного транспорта и дополнительными потерями времени пассажирами индивидуальных автомобилей. Все эти преимущества способству- 214 ют развитию системы BALANCE в проекте применения телематики TABASCO в городских системах управления перевозками и движением. Приоритетное движение автобусов при проезде регулируемых пересечений осуществляется в Мюнхене с 1995 года. На подходе к перекрестку радиосигнал автобуса улавливается датчиком, установленным на светофоре, и включается алгоритм приоритетного проезда. Передача сигналов о прохождении автобусов по радио на 80 % экономичнее, чем при установке индуктивных петлевых детекторов. Система управления учитывает фактический режим движения автобуса на маршруте. Если автобус идет с опозданием, то ему предоставляется приоритет с максимальным продлением времени горения зеленого сигнала. Если автобус опережает график движения, система может работать в жестком режиме. В результате работы системы BALANCE время ожидания автобусов со- кратилось на 10, а время поездки на 20 % [15]. Годовой экономический эффект эксплуатации системы COMFORT составляет 16 млн. дол. В Лондоне, принимающем участие в проекте развития городских транс- портных систем LLAMD, происходят крупномасштабные изменения управления пассажирскими перевозками и их информационного обеспечения. Одним из наиболее реальных направлений совершенствования работы пассажирского общественного транспорта является разработка систем информирования пассажиров в реальном масштабе времени. Для этого предполагается установить на 6500 городских автобусах навигационное оборудование для определения местоположения автобуса на улично-дорожной сети. Эта система будет обслуживать маршрутную сеть протяженностью 3000 км, на которой установлено около 6000 радиомаяков. Система управляется одним центральным компьютером, с которым взаимосвязано 100 периферийных, расположенных в автотранспортных предприятиях. Это позволяет транспортным компаниям оперативно управлять работой автобусов. Система управления движением на магистралях, подходящих к крупней- шему аэропорту Лондона – Хитроу, обеспечивает приоритетное движение авто- бусов по специальной полосе с корректировкой сигналов светофора при проезде регулируемых пересечений. Такое внимание к совершенствованию пассажирских перевозок вызвано тем, что 34 % пассажиров при поездках в аэропорт пользуются общественным транспортом. Администрация аэропорта, сделав прогнозные расчеты, установила, что при повышении качества транспортного обслуживания этот показатель можно довести до 50 % . Приоритетная полоса для автобусов на магистрали на протяжении 1,8 км на подходах к аэропорту управляется системой фирмы «Сименс», использующей алгоритмы и программное обеспечение SCOOT. Организация приоритетного движения способствовала повышению спроса на автобусные перевозки. Если в предыдущие 10 лет число автобусов на этих маршрутах сократилось на 10, то в последний год возросло на 100 %. Эффективность использования приоритетной полосы снижается за счет несанкционированного использования ее другими транспортными средствами. 215 Автоматизированные системы, ограничивающие или предупреждающие использование приоритетной полосы другими транспортными средствами, испытывали в Лондоне. Регистрируется государственный номер автомобиля и все остальные параметры для идентификации автомобиля–нарушителя. Эта система была сделана для приоритета полосы на улице Startford Road в Бирмингеме. Это очень загруженная улица, и приоритетная полоса действует в часы пик с 16 до 19 часов. Система использует смонтированные в автобусах видеокамеры, которые контролируют полосу приоритетного движения общественного транспорта. Кроме того, в отличие от стационарного расположения камер, водитель автомо- биля не может избрать тактику движения, позволяющую нарушать правила движения в тех зонах, которые не контролируются стационарными камерами. Это позволяет также выявить автомобили, которые с нарушением правил осуществляют парковку на приоритетной полосе. Система работает на всех трех уровнях: автобус, дорога, автотранспортное предприятие. Сервер автотранспортного предприятия связан с системами, установленными на автобусах. По каждому нарушению бортовая аппаратура, установленная на автобусе, передает на сервер следующую информацию: тек- стовую форму государственного номера транспортного средства нарушителя, дату и время нарушения; графическую форму в системе Windows; графическую форму самого автомобиля. Система управления позволяет выполнить: запись, просмотр и поиск всех нарушений, расчеты всех дополнительных параметров. Информационное обеспечение, устанавливаемое на дорогах, состоит из информационных табло, на которых в случае использования приоритетной по- лосы другим транспортным средством включается надпись «нарушение правил использования полосы для автобусов». На этом же табло появляется также государственный номер автомобиля-нарушителя. Информационное табло выполнено по светодиодной технологии с автоматическим выбором яркости надписей в зависимости от внешних условий. На автобусе установлены две видеокамеры. Монохромная предназначена для регистрации и автоматического распознавания государственных номеров. Цветная видеокамера фиксирует дополнительную информацию для полного доказательства нарушения. Видеокамеры настроены на расстояние в 20 м от автомобиля и могут работать в ночное время. В 1996 г. в Лейчестере (Великобритания) с населением 300 тыс. чел. нача- лась реализация проекта по совершенствованию системы управления общест- венным транспортом и транспортными потоками. Целью проекта является раз- витие системы общественного транспорта для переключения индивидуальных пользователей дорог на автобусы при внутригородских поездках для снижения интенсивности движения и сокращения токсичных выбросов. Основные этапы проекта включаюет следующее: 216 • развитие инфраструктуры общественного транспорта, оптимизацию маршрутной сети для обеспечения высокого качества транспортного обслуживания во всех зонах города; • организацию приоритетного движения маршрутных автобусов, в т.ч. предоставление приоритета автобусам при проезде регулируемых пересечений за счет использования автоматизированной системы управления SCOOT; • организацию перевозок и движения по системе «park and ride» с приме- нением автоматизированной системы управления; • установку электронной системы оплаты за проезд по наиболее загру- женным участкам городских магистралей для стимулирования использования общественного транспорта; • создание информационной системы для сообщения участникам движения о фактической загрузке магистралей, рекомендуемых направлениях движения, состоянии окружающей среды. Новая городская система управления дорожным движением использует программное обеспечение SCOOT с возможностями обеспечения приоритетного движения автобусов, мониторинга характеристик транспортных потоков, выявления дорожно-транспортных происшествий. Приоритет маршрутным автобусам предоставляется на основе монито- ринга местоположения автобуса на маршруте и по критерию минимума задерж- ки для всего транспортного потока. Система приоритетного движения автобусов будет в дальнейшем работать совместно с электронной системой оплаты проезда. Особенностью системы, внедряемой в Лейчестере, является введение платных участков городских дорог, чтобы экономическими стимулами прину- дить индивидуальных водителей пользоваться общественным транспортом. По- скольку это один из первых проектов оплаты индивидуальной поездки на городских магистралях, была проведена опытная эксплуатация системы на примере 100 водителей автомобилей, совершающих регулярные поездки по городу. Этим участникам были предоставлены средства на оплату поездок с возможностью экономии при использовании общественного транспорта. Изучение поведения этих участников движения, анализ маршрутов движения позволили осуществить моделирование оптимальной системы постов сбора оплаты. В г. Бристоль (Англия) внедрена автоматизированная система управления движением для повышения эффективности работы общественного транспорта в напряженных условиях движения на городских магистралях и заторовых ситуа- циях. Система обеспечивает приоритетное движение общественного транспорта на регулируемых пересечениях на основе программного обеспечения SCOOT. Система способствует повышению эффективности и качества городских пассажирских перевозок. В функции системы входит постоянное определение местоположения автомобиля с помощью системы спутниковой навигации GPS, учет количества пассажиров, информация о выполнении графиков движения для пассажиров на остановочных пунктах. 217 Внедренная во многих городах Великобритании система «Bus Tracker» структурно состоит из следующих основных элементов: центра управления движением, радиомаяков на улично-дорожной сети, бортовых компьютеров и навигационного оборудования автобусов, технических средств информационного обеспечения пассажиров на остановочных пунктах, средства связи. Центр управления движением постоянно поддерживает связь с бортовым компьютером автобуса и радиомаяками, каждый из которых имеет собственный код. В совокупности с информацией от одометров автобусов это позволяет контролировать прохождение маршрута с дискретностью 30-100 м и определять местоположение автобуса с точностью до 10 м. Конфигурация и технические средства системы позволяют также использовать для определения местоположения автобуса навигационные системы GPS. На остановочных пунктах установлены мониторы, отображающие ин- формацию о реальных графиках движения автобусов. Это позволяет устранить одно из главных ограничений на использование маршрутного транспорта – не- определенность поездки в нужное время и неопределенность продолжительно- сти поездки. Система «Bus Tracker» обеспечивает приоритетное движение общественного транспорта, учитывая при корректировке параметров светофорной сигнализации отклонение автобуса от запланированного графика движения. Поскольку в реальном режиме времени учитывается загрузка автобусов, появляется возможность оптимизировать процесс управления городскими пассажирскими перевозками. В г. Саутхемптон (Англия) реализуется проект системы управления транспортом под названием ROMANSE |