Интеллектуальные транспортные системы (its) и безопасность дорожного движения какое это имеет значение? Телематические и интеллектуальные транспортные системы Интеллектуальные транспортные системы на дорогах

Использование современных достижений информационных технологий и средств связи - телематики - в управлении транспортными системами позволяет кардинально повысить эффективность и качество их работы. Поэтому транспортные системы с использованием АСУ, построенных на основе телематики, получили во всем мире специальное наименование - интеллектуальные транспортные системы (ИТС).

итс - это система, интегрирующая современные технологии управления с телематикой, предназначенная для автоматизированного поиска и принятия наиболее эффективных сценариев управления ТС и ее элементов в целях обеспечения мобильности при установленном уровне качества обслуживания пользователей ТС.

Отличительный признак ИТС - автоматическое (или с минимальным участием оператора) формирование управляющих воздействий в режиме реального времени на объекты ТС. Для этого в системе должна функционировать обратная связь, обеспечивающая автоматическую передачу оперативных данных о работе объектов ТС в блок управления. На их основе с помощью математических моделей вырабатываются прогнозные управляющие решения, которые реализуются в средствах управления.

В мировой практике ИТС признаны как общетранспортная идеология интеграции достижений современных методов управления и телематики во все виды транспортной деятельности для решения проблем экономического и социатьного характера: повышения эффективности функционирования пассажирского и грузового транспорта, снижения транспортных расходов, обеспечения транспортной безопасности и улучшения экологических показателей.

Практическое развитие крупномасштабных проектов ИТС началось в середине 1980-х гг. в США, Японии и Европе, когда стали доступны для бизнес-приложений персональные компьютеры, сотовая связь и технологии космического позиционирования.

Развитие ИТС методологически базируется на системном подходе, формируя ИТС не как отдельные функциональные блоки, а как систему. Подходы к созданию ИТС основываются на принципе модернизации, реинжиниринга действующих ТС путем поэтапного развития и модульности создания ИТС. Принцип модульности требует четкого общего плана построения ИТС, в рамках которого реализуемые отдельные модули будут в дальнейшем гарантированно совместимы с модулями, реализуемыми на последующих стадиях проекта. Такой план построения системы называется архитектурой. Архитектура ИТС определяет основные принципы организации ИТС и взаимосвязи компонентов ИТС между собой и с внешней средой, а также принципы и руководство по их разработке, внедрению и оценке эффективности использования. Архитектура ИТС представляет собой некую рамочную структуру, в границах которой могут быть использованы различные подходы к проектированию с учетом конкретного функционала системы и необходимых пользователям сервисов. В нашей стране основополагающим документом по построению архитектуры ИТС является ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011. Интеллектуальные транспортные системы. Схема построения архитектуры интеллектуальных транспортных систем. Часть 1. Сервисные домены в области интеллектуальных транспортных систем, сервисные группы и сервисы. Используемая в стандарте иерархия построения архитектуры ИТС приведена на рис. 4.23.

Рис. 4.23.

Доменная архитектура формирует общее комплексное представление о структуре объектов и субъектов ИТС. При этом для каждого проекта системы набор и функциональное описание объектов и субъектов может носить индивидуальный характер.

Сервисный домен включает в себя один или более типов сервисов ИТС. Каждый тип сервиса ИТС может содержать несколько случаев связанных сервисов. Эти объединения представителей связанных сервисов называются сервисными группами ИТС. Таким образом, сервисная группа ИТС включает в себя один или более похожих или взаимодополняющих сервисов, предназначенных для пользователей ИТС.

Необходимо выделить следующие особенности сервисных групп ИТС и сервисов:

• каждая сервисная группа ИТС ориентирована на определенную деятельность, относящуюся к управлению или информационному обеспечению в сфере дорожной транспортной сети, и разделена на конкретные сервисы, адресованные, в свою очередь, конкретным пользователям или используемые для различных режимов функционирования;
• наименование каждой сервисной группы должно отражать вид осуществляемой деятельности (например, «дотранспоргная информация»);
• каждый сервис в рамках сервисной группы должен связывать как вид деятельности сервисной группы, так и характер пользователей или режимов функционирования ИТС (например, «дотранспортная информация - общественный транспорт»);
• каждый уровень в иерархии должен быть на эквивалентном уровне модульности системы.

Практическое применение

В середине 1990-х гг. стало ясно, что потенциал многих европейских исследовательских программ в области транспортной телематики не может быть полностью реализован. Для решения проблемы требовалось создание единого подхода к европейской архитектуре ИТС. Эта задача была решена в 1998-2000 гг. в ходе реализации проекта KAREN. В результате была разработана структура для внедрения ИТС в Европейском союзе .

Европейская архитектура ИТС состоит из двух частей: пользовательских сервисов ИТС (см. ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011) и функциональной архитектуры (Functional Viewpoint), обеспечивающей реализацию указанных сервисов. Физическая и коммуникационная структуры не входят в состав регламентируемых составных частей архитектуры ИТС. Согласно подходам, заложенным в основу европейской архитектуры ИТС, предполагается создание индивидуальной физической и коммуникационной среды ИТС в каждом конкретном случае, с учетом конкретных особенностей и потребностей в сервисах, па основе общих принципов и в соответствии с общей моделью разработки.

С учетом важности синхронизации проектов ИТС в области различных видов транспорта и в различных странах в 2008 г. в ЕС принят План по развитию ИТС в Европе (СОМ(2008) 886), а в 2010 г. Европейским парламентом принята Директива ЕС 2010/40/EU по развитию ИТС в области автомобильного транспорта и взаимодействия с системами других видов транспорта .

Развитие ИТС сгруппировано по шести приоритетным направлениям:

• оптимального использования информации о дорогах, движении и поездках, которое предусматривает получение актуальной и проверенной информации на всех уровнях управления транспортом независимо от формы собственности оператора и вида транспорта и обеспечивает ее доступность для всех пользователей;
• обеспечения условий для безбарьерного движения товаров и оптимального управления грузовыми перевозками на европейских транспортных коридорах и в городских агломерациях за счет автоматической идентификации транспортных единиц, предоставления различных услуг (например, таможенных) в режиме онлайн и пространственного позиционирования на основе космических навигационных систем;
• повышения безопасности дорожного движения за счет развития автоматических систем, предупреждающих и предотвращающих опасные ситуации как между транспортными средствами, так и между автомобилями и пешеходами;
• обеспечения безопасности и защиты передаваемых данных в ИТС, в частности личных и финансовых данных пользователей;
• интеграции транспортного средства в транспортную инфраструктуру за счет использования открытых приложений в компьютерных системах транспортных средств и программном обеспечении ИТС, позволяющему обеспечить совместимость информационных систем и автоматически передавать данные, необходимые для оптимального управления как индивидуальными транспортными средствами, так и их потоками.

Согласованное внедрение ИТС в ЕС требует интенсивного сотрудничества на европейском уровне между всеми сторонами на разных уровнях управления, а также надлежащей структуры и нормативно-правовой базы. Необходимо разработать общие методы оценки и единые инструменты для реализации эффективных решений.

На рис. 4.24 приведена укрупненная классификация ИТС по направлениям автоматизации транспортных систем.

Все указанные в классификации на рис. 3.1 направления в настоящее время успешно развиваются и имеют примеры практического применения. Естественно, что разработка и внедрение ИТС сопряжены со значительными расходами, но, учитывая их стратегическую значимость для развития транспорта, крайне важно готовить элементы этих систем и развивать транспорт с учетом необходимости в будущем построения комплексной ИТС. В соответствии с концепцией ИТС должны строиться концепции и конкретные планы развития дорожных, грузовых и пассажирских ТС.

Набор сервисов ИТС из разных доменов может формировать блок сервисов, реализуемых для решения первостепенной задачи или набора задач, сохраняя при этом возможность развития в дальнейшем полнофункциональных доменов. Например, для повышения безопасности дорожного движения важно развивать следующие сервисы:

• автоматический контроль соблюдения правил дорожного движения;
• предупреждение о заторах и ремонтных работах и рекомендации по путям объезда;
• оповещение о погодных условиях и состоянии дорожного полотна;
• автомобильные системы распознавания дорожных знаков, поддержания движения по полосе, автоматического ограничения скорости движения, адаптивного круиз-контроля, предупреждения об опасном сближении и т.п.;
• управление режимами движения (в первую очередь скоростью) с помощью знаков переменного значения;
• мониторинг и управление перевозками опасных грузов;
• мониторинг и управление движением в тоннелях и на скоростных магистралях.

В нашей стране в области ИТС наибольшее развитие получили системы управления дорожным движением. Их развитие на принципах ИТС позволяет перейти от управления отдельными светофорными объектами к управлению движением на автомобильных дорогах, зонах улично-дорожной сети или в целом движением в городе. Для реализации сервисов ИТС в этом случае создаются АСУ автомагистралью, зональные АСУ или АСУ дорожного движения (ДД) города. В последних двух случаях наиболее эффективно использование сетевых адаптивных методов управления дорожным движением.

Рис. 4.24.

Практическое применение

Одним из первых и до сих пор наиболее широко применяемых в мире алгоритмов сетевого адаптивного управления является SCOOT (Split Cycle Offset Optimization Technique - техника оптимизации длительностей фаз, цикла и сдвига), разработанный в середине 1970-х гг. британским Институтом TRL(7ota/ Request Live) совместно с фирмами «Plessey» и «Реек». Система SCOOT установлена более чем в 100 городах Великобритании и десятках городов во всем мире. Зона управления SCOOT в г. Лондоне охватывает около 2000 регулируемых перекрестков.

Район управления в SCOOT разбивается на подрайоны. В пределах каждого подрайона обеспечивается сетевая координация работы светофорных объектов с единым циклом регулирования. Принцип разбиения на подрайоны - стандартный: разрыв координации осуществляется на длинных или слабо загруженных перегонах.

Система сбора информации о транспортных потоках предполагает мониторинг транспортных потоков на каждой полосе движения непосредственно перед стоп-линией и на значительном расстоянии от нее, как правило, у выхода со смежного перекрестка. Алгоритм использует получаемую в реальном времени информацию об интенсивности транспортных потоков и времени проезда транспортными средствами удаленных от стоп-линий сечений.

Процесс оптимизации параметров регулирования в SCOOT имеет трехуровневую структуру, каждый уровень которой соответствует оптимизации одного типа параметров.

На верхнем уровне для каждого подрайона выполняется оптимизация цикла регулирования, и для оптимизированного цикла определяются базовые длительности фаз на каждом перекрестке. Расчет оптимального цикла для группы перекрестков выполняется каждые 5 мин или, если наблюдается быстрое изменение интенсивности, каждые 2,5 мин. Считается, что цикл требует увеличения, если уровень загрузки наиболее загруженного перекрестка превышает 90%. Аналогично, при снижении уровня загрузки наиболее загруженного перекрестка происходит сокращение цикла. Таким образом, в течение суток длительность цикла на перекрестке плавно изменяется в соответствии с динамикой изменения интенсивности транспортных потоков.

Оптимизация сдвигов выполняется один раз в цикл. В каждом цикле существует возможность изменения сдвига не более чем на 4 с. Для оптимизации сдвигов используется специальный алгоритм, для которого необходима информация о времени проезда транспорта между смежными стоп- линиями и о взаимосвязях транспортных потоков. Времена проезда могут корректироваться в режиме реального времени путем сравнения прогнозируемых и наблюдаемых диаграмм интенсивностей транспортных потоков на подходах к стоп-линиям. При используемой в SCOOT схеме расстановки датчиков установить взаимосвязь потоков на смежных стоп-линиях можно с полной определенностью, если движение по полосам строго специализированное (по каждой полосе в зоне перекрестка транспорт движется в единственном направлении), и с высокой вероятностью - при отсутствии строгой специализации полос.

На нижнем уровне - уровне перекрестка - происходит уточнение моментов переключения фаз и принимается решение об увеличении или уменьшении длительности фазы на значение не выше 4 с. Эта процедура выполняется перед каждым переключением фаз и основывается на краткосрочном прогнозе транспортной ситуации на перекрестке. Прогноз позволяет оценить длину очереди и, следовательно, задержку на каждой стоп-линии перекрестка для каждого из возможных моментов переключения фаз.

Критерием оптимальности при выборе управляющих параметров является взвешенная сумма задержек и остановок транспортных средств.

Характерными особенностями SCOOT являются использование большого количества детекторов транспорта, отсутствие скачкообразных изменений параметров регулирования, отсутствие долгосрочного (на цикл и более) прогноза транспортной ситуации.

Техническая реализация SCOOT предусматривает централизованное управление и не предъявляет высоких требований к локальным контроллерам.

Применяемые в настоящее время модификации SCOOT обеспечивают приоритетный пропуск общественного транспорта.

Анализ результатов внедрения ИТС свидетельствует о существенном потенциале повышения эффективности функционирования транспортных систем :

• управление движением на улично-дорожной сети позволяет снизить задержки на 5-40% в зависимости от используемой системы управления и развития информирования пользователей;
• управление движением по автомагистралям позволяет снизить количество аварий на 40%, повысить пропускную способность и снизить общее время поездки на 60%;
• система информационного обеспечения коммерческих перевозок позволяет снизить расходы собственников грузового транспорта на 35%;
• управление движением транспорта общего пользования позволяет уменьшить время поездки в два раза и повысить надежность выполнения расписания на 35% за счет системы пространственного позиционирования и приоритета на регулируемых пересечениях;
• система управления инцидентами позволяет снизить их длительность на 40%.

Наиболее наглядно возможности ИТС представлены в системах PRT (Personal Rapid Transit ), PAT (Personal Automated Transport: - персональный автоматический транспорт). Это системы общественного транспорта, которые обеспечивают безостановочную перевозку пассажиров по их запросу с помощью автоматических транспортных средств без водителя. Система PRT использует собственную транспортную сеть, которая может быть выполнена в виде дорожного полотна с направляющими устройствами, рельсового пути либо монорельса, а также в виде комбинации этих устройств. Пользователь на остановочном пункте выбирает пункт назначения, и система подает свободный вагон или направляет сюда попутный. Вагон с учетом топологии сети самостоятельно выбирает кратчайший путь до пункта назначения. Вся система имеет централизованное компьютерное управление на уровне распределения вагонов и обеспечения безопасности.

Первая система PRT эксплуатируется с 1975 г. в городе Моргантауне в США, где связывает учебные здания местного университета с несколькими комплексами студенческих общежитий. Общая протяженность сети 13,9 км, на которой имеется семь остановочных пунктов. В системе эксплуатируется 73 полностью автоматических вагонов. Вагоны системы вмещают 20 человек и передвигаются по подогреваемому в зимнее время бетонному полотну с направляющими со скоростью до 30 км/ч. Стоимость системы составила более 60 млн долл. США. Система бесплатно обслуживает 20 тыс. студентов, а для жителей города разовая поездка стоит 0,5 долл. Ввиду того что система проектировалась в начале 1970-х гг., она не имеет полного централизованного компьютерного управления, что компенсируется работой трех диспетчеров.

Наиболее современная система PRT в 2009 г. введена в строй в лондонском аэропорту Хитроу, где она связывает пятый, наиболее современный, терминал с удаленными автостоянками. Это первая полностью коммерческая система PRT в мире, и если эксплуатация будет успешной, ее существенно расширят. Система протяженностью 3,9 км имеет три станции и обслуживается 21 вагоном, может развивать скорость до 40 км/ч. Среднее время ожидания вагона после вызова составляет 12 с, а максимальное для 95% пользователей - не более 1 мин.

• Кабашкин И. В. Интеллектуальные транспортные системы: интеграция глобальныхтехнологий будущего // Транспорт Российской Федерации. 2010. № 2 (27). С. 34-38.
• Intelligent Transport Systems in action. Action Plan and Legal Framework for theDeployment of ITS in Europe / Directorate-General for Mobility and Transport ; EuropeanCommission. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2011.
• Benefits of Intelligent Transportation Systems Technologies in Urban Areas: A LiteratureReview. Final Report // Center for Transportation Studies of Portland State University. 2005.April.

Рис. 11. Варианты установки клапанов РОГ: а - первоначальная конструкция;

б - модернизированная конструкция В Ы В О Д Л И Т Е Р А Т У Р А

Наибольшей эффективностью обладает внешняя система рециркуляции отработавших газов по контуру высокого давления. Она позволяет организовать охлаждение и регулирование степени рециркуляции перепускаемых отработавших газов. Не приводит к преждевременному выходу из строя турбокомпрессора и засорению охладителя наддувочного воздуха ввиду возможности организовать поток отработавших газов мимо лопаток компрессора напрямую во впускной коллектор. Топливная экономичность двигателя лучше с рециркуляцией отработавших газов по контуру высокого давления вследствие меньших потерь на привод ротора.

1. Bosch: Системы управления дизельными двигателями: пер. с нем. - М.: Изд-во «За рулем», 2004. - 480 с.

2. Севиздрал, С. П. Обеспечение экологических показателей уровня Евро-4 и Евро-5 на автомобильных дизелях Минского моторного завода / С. П. Севиздрал, Г. М. Ку-харенок, В. И. Березун // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту: науково-виробничий збірник. - 2012. -№ 1 (14). - С. 95-105.

R E F E R E N C E S

1. Bosch: Diesel Engine Control Systems: Translation from German. - М.: Publishing House “Za Ruliom” (“Behind the Wheel”), 2004. - 480 p.

2. Sevizdral, S. P. Provision of Euro-4 and Euro-5 Ecological Indices in Automotive Diesel Engines of Minsk Motor Plant / S. P. Sevizdral, G. M. Kukharionok, V. I. Berezun // Visti Avtomobilno-Dorozhnogo Instituta (News of Automobile and Highway Institute): Science-Production Collected Works. - 2012. - No 1 (14). - P. 95-105.

Поступила 25.09.2013

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА КАК ИННОВАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТА

Докт. техн. наук, проф. ГРАБА УРОВ В. А.

Белорусский национальный технический университет E-mail: [email protected]

INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEM INNOVATIVE CONCEPT OF TRANSPORT DEVELOPMENT

Belarusian National Technical University

Приводится анализ передовых технологий, которые основаны на инновационном развитии транспортного комплекса страны на базе интеллектуальных транспортных систем. Предложено в качестве основной идеи при разработке долгосрочной концепции инновационного развития транспорта Республики Беларусь использовать интеллектуальные транспортные системы и всю концепцию долгосрочного инновационного развития транспорта. Сформулированы принципы создания концепции развития и приведено обоснование ее создания с позиции интеллектуальных транспортных систем.

Ключевые слова: транспортная система, интеллектуальная транспортная система, инновации, концепция развития.

The paper presents an analysis of the state-of-the-art technologies which are based on the innovative development of the transport sector of the country using intelligent transport systems. It has been proposed to use intelligent transportation systems and the whole concept of long-term innovative transport development as the basic idea while elaborating long-term concept of innovative transport development of the Republic of Belarus. Principles for creation of development concept have been formulated and substantiation of its creation from the perspective of intelligent transport systems has been given in the paper.

Наука итехника, № 1, 2014

Keywords: transportation system, intelligent transportation system, innovations, development concept.

Введение. Долгосрочная концепция развития транспорта, безусловно, должна быть инновационной, т. е. опираться на передовые достижения науки и техники. Основой инноваций могут быть собственные дорогостоящие фундаментальные научные исследования в области транспорта или достижения из других областей. При разработке долгосрочной концепции развития транспорта необходимо учитывать реальные возможности Республики Беларусь, поэтому сначала сформулируем принципы создания этой концепции.

1. Разработка долгосрочной инновационной концепции должна опираться на системный подход, содержащий новую идею, базирующуюся на современном или перспективном развитии науки и техники, а не на индуктивном подходе, предполагающем лишь небольшое улучшение уже существующих разработок.

2. С учетом ограниченных финансовых возможностей Республики Беларусь концепция в большей степени должна ориентироваться на интенсивное, а не на экстенсивное развитие транспорта. Под экстенсивным развитием подразумевается строительство новых дорог, транспортных развязок и т. д. Интенсивное развитие - это более эффективное использование существующих ресурсов без крупных дополнительных затрат.

3. Инновационное развитие предполагает лидерство. Но лидерство может опираться либо на собственные научные разработки в данной области, либо на перенесение достижений из продвинутых отраслей в данную область. Республика Беларусь как небольшое государство с ограниченными ресурсами не может позволить себе проводить широкие научные исследования по всем направлениям развития транспорта. Поэтому при разработке путей инновационного развития транспорта Беларусь должна опираться на достижения передовых отраслей науки и техники.

4. В последние десятилетия самой быстро-развивающейся инновационной областью являются информационно-коммуникационные технологии, что привело к перевороту во многих отраслях. Сегодня мы живем в информационной эпохе, пришедшей на смену индустриаль-

ной. В транспортной отрасли достижения информационно-коммуникационных технологий пока используются еще не в полной мере. Тем не менее в развитых странах на транспорте уже в течение 20 лет информационно-коммуникационные технологии развиваются под общим названием интеллектуальные транспортные системы (ИТС). ИТС впитывают в себя новейшие достижения высоких технологий, космической и авиационной техники. В развитых странах, а также в России ИТС фактически становятся рычагом развития всей транспортной отрасли.

5. ИТС в крупных экономических странах или объединениях (США, Европейский союз) охватывают очень широкий спектр задач, который для Беларуси может оказаться чрезмерно большим. Поэтому для наших нужд необходимо выбрать отдельные направления, оценку перспективности и полезности которых желательно проводить с помощью SWOT-анализа (силы - слабости - возможности - угрозы).

Интеллектуальные транспортные системы как возможная основная идея долгосрочной концепции инновационного развития транспорта. Толчком к появлению ИТС стали все нарастающие транспортные проблемы в мегаполисах. Скорость движения транспорта в городе на порядок меньше технических возможностей транспортных средств. Например, в Нью-Йорке - 33 км/ч; в Минске -17 км/ч; в Москве - 13 км/ч. Фактически автомобиль превращается в черепаху. И это при том, что технические возможности транспортного средства позволяют ездить на порядок быстрее. Можно, конечно, расширять дороги, строить автомобильные развязки, но в городах такие возможности ограничены, да и стоят они достаточно дорого. Поэтому сейчас главные усилия направлены не столько на совершенствование ходовых качеств автомобилей, сколько на системы управления ими.

ИТС пока еще не получили широкого распространения и не имеют общепризнанного толкования, поэтому попытаемся определиться с этим понятием. ИТС можно представить как компьютерные, информационные и коммуникационные технологии для управления транспор-

Наука итехника, № 1, 2014

том и транспортными сетями в реальном времени, включая перемещение людей и грузов.

Направление развития ИТС - создание единого информационного пространства, объединяющего транспортные средства, дорожное оборудование, диспетчерские залы и центры организации движения по всей стране. ИТС используются не только для автомобильного, но и для и железнодорожного и других видов транспорта (рис. 1).

ИТС имеют две главные цели:

Увеличение скорости движения транспортных средств;

Повышение безопасности на дорогах.

ИТС полезны как при перевозках на дальние расстояния, так и в городах. В международных перевозках - это создание надежных и эффективных транспортно-логистических цепочек на основе ИТС, глобальных навигационных систем мониторинга и автоматизированных систем учета товарно-сырьевых потоков (рис. 2).

Рис. 1. Интеллектуальные транспортные системы объединяют все виды транспорта

Наука итехника, № 1, 2014

Рис. 2. ИТС в международных перевозках

ИТС в дорожном движении - это обеспечение безопасного, удобного и бесперебойного движения транспорта в перегруженных мегаполисах. В городе ИТС полезны всем трем группам пользователей - пассажирам и пешеходам, водителям и городским властям.

Для пассажиров и пешеходов:

Информационная система для общественного транспорта;

Единая карта оплаты услуг;

Светофор по требованию;

Интерактивные комплекты «Умная дорожная сеть».

Для водителей:

Система автомобильной информации и

Радиоканалы дорожных сообщений;

Многофункциональный транспортный сайт;

Планировщик поездок;

Динамические дорожные указатели и табло;

Система помощи при парковке;

Автоматический сбор платежей за проезд по платным дорогам.

Для города:

Камеры J-Eye (Junction Electronic Eyes);

Система управления светофорами;

Противопожарные датчики и детекторы загрязнения воздуха.

Реализуются заданные функции с помощью подсистем ИТС. В мире нет единого мнения о количестве и составе таких подсистем. Единственной страной, которая поставила перед собой цель создать всеобъемлющую ИТС, являются США. Количество и состав подсистем определяются потребностями и возможностями заинтересованных организаций и ведомств. Например, в американской ИТС имеются 22 подсистемы, а в европейской - 16.

Американская ИТС содержит следующие подсистемы (приведены 12 из 22):

1) информационного обеспечения участников дорожного движения;

2) обеспечения безопасности;

3) управления дорожным движением (АСУ ДД);

4) управления коммерческим транспортом;

5) управления специальным транспортом;

6) управления грузовыми перевозками;

7) обеспечения интеграции с информационными порталами и СМИ;

8) доступа к персональной информации;

9) управления парковками;

10) маршрутизации транспорта;

11) управления сбором дорожной платы;

12) управления бортовым оборудованием.

В Евросоюзе в 1991 г. была создана Европейская ассоциация участников рынка интеллектуальных транспортных систем ERTICO, представляющая собой консорциум, в который входят все ведущие европейские производители, заинтересованные в развитии рынка ИТС, общественные организации, представители различных министерств и ведомств, инфраструктурные операторы связи, пользователи и прочие организации. Только перечень реализованных за последние годы программ ERTICO (всего более 20) позволяет судить о вкладе этой организации в обеспечение безопасности дорожного движения в странах Евросоюза:

1. ADASIS - использование точных картографических данных в средствах навигации для получения водителем прогноза ситуации.

2. AIDE - использование специального электронного оборудования и ПО, позволяющих концентрировать внимание водителя в момент обгона.

3. GST - развитие массового рынка открытых телематических услуг.

4. IP PReVENT - программа внедрения электронных устройств ADAS с превентивной информацией о возможных опасностях по ходу движения.

5. SAFESPOT - программа поддержки появления большего количества «умных» машин на «умных» дорогах.

6. AGILE - программа обеспечения коммерческого использования спутниковой системы Galileo.

7. CVIS - программа взаимодействия автомобилей и дорожной инфраструктуры.

8. ENITE - программа подготовки специалистов по интеллектуальным транспортным системам.

9. FRAME Forum - программа построения архитектуры для европейской ИТС и др.

Основой ИТС являются системы телекоммуникации, которые соединяют все элементы ИТС: датчики, размещенные по городу, информацию со спутников, о движущихся объектах, базы данных, наземные центры управления и т. д.

ИТС имеют три уровня архитектуры (рис. 3):

Сетевой инфраструктуры с каналами связи;

Наука итехника, № 1, 2014

Транспортный;

Институциональный: организации, политика, механизмы финансирования и бизнес-процессы,

необходимые для создания и эксплуатации ИТС.

Рис. 3. Три уровня архитектуры интеллектуальной транспортной системы

ИТС далеко выходят за рамки чисто инженерных задач (уровня сетевой инфраструктуры). Для их построения необходимо создать институциональную структуру, в которой будут участвовать проектные, научно-исследовательские, промышленные, управленческие, учебные организации. Эта структура должна иметь высокий уровень государственной поддержки.

ИТС - результат комплексных усилий ученых, проектировщиков, промышленников и управленцев. Они представляются на сегодняшний день не четко сформированной структурой, а скорее полезной, очень крупной, непрерывно развивающейся системой, может быть, даже мечтой. Тем не менее в развитых странах уже сейчас ИТС становятся рычагом развития отрасли, определяя стратегию расширения отдельных направлений.

Наука итехника, № 1, 2014

В Республике Беларусь ИТС находятся на зачаточном уровне: разрабатываются отдельные, не связанные между собой элементы. Делаются попытки создания ИТС Минска. На транспортных конгрессах уже обсуждаются проблемы и перспективы развития ИТС, но в предыдущих планах развития отрасли даже название это почти не применялось. Тем не менее в БНТУ открывается подготовка по специальности «Эксплуатация интеллектуальных транспортных систем на автомобильном и городском транспорте». Но необходим многосторонний развернутый подход к созданию в Беларуси ИТС, поскольку она является крупной системой, выходящей за пределы страны. Она должна быть унифицирована с международной ИТС, поэтому такую систему целесообразно создавать в сотрудничестве с Россией и европейскими странами, учитывая специфические особенности Республики Беларусь.

Россия последние годы уделяет большое внимание созданию и развитию ИТС. Эти системы строятся не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и во многих крупных городах, к созданию технических средств подключаются предприятия высоких технологий, налаживаются международные связи, открываются новые производства. Проводятся конгрессы по ИТС. Россия подключается к европейским организациям, связанным с ИТС.

Развитие CALS-технологий. Интересно проследить аналогию между ИТС и CALS-технологиями. В 80-е гг. прошлого века при создании системы противоракетной обороны США столкнулись с необходимостью организации взаимодействия многих тысяч предприятий и поставок между ними. Бумажный документооборот делал эту логистическую задачу практически неразрешимой, так как при увеличении сложности изделия количество документации экспоненциально возрастает. Поэтому было решено создать громадную информационную систему, объединяющую всех участников, - CALS (Computer-Aided of Logistics Support - компьютерная поддержка логистических систем). В основе CALS были заложены две идеи: отказ от «бумажной» технологии, а также замена многочисленных автономных автоматизированных систем проектирования, подготовки производства и т. д. на интегрированную информационную среду.

Сначала CALS засекретили и применяли только в военной области. Затем разрешили использование в гражданской сфере США, так как CALS-технологии доказали очень высокую эффективность. Далее CALS рассекретили и начали применять в НАТО и развитых странах.

И вдруг произошло неожиданное: использование информационных технологий позволило не просто упростить взаимодействие между участниками, но и резко усовершенствовать все бизнес-процессы, что привело к повышению их эффективности до 50-70 %! Концепция CALS-технологий показана на рис. 4.

CALS-технологии оказались блестящей глубокой идеей, позволившей не только усовершенствовать логистику, но и серьезно улучшить работу предприятий на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ): маркетинга, проектирования, подготовки производства, изготовления, поставок, эксплуатации, сервисного обслуживания, модификации и утилизации. Произошла эволюция CALS-технологии от управления логистикой до поддержки ЖЦ, что нашло отражение в изменении понимания CALS:

1. Computer-Aided of Logistics Support -компьютерная поддержка логистических систем, 1980-е гг.

2. Computer-Aided Acquisition and Support -компьютеризированные поставки и поддержка, 1988 г.

3. Computer-Aided Acquisition and Lifecycle Support - поддержка непрерывных поставок и жизненного цикла, 1993 г.

4. Commerce At Ligth Speed - бизнес со скоростью света, 1995 г.

5. Computer Acquisition and Life-cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции.

Фактически произошла революция в управлении бизнес-процессами ЖЦ и во взаимодействии между участниками совместного производства. Самым важным результатом является то, что в XXI в. нельзя рассчитывать на продажу сложных наукоемких изделий без использования CALS-технологий.

Развитые государства организовали более узкую и закрытую организацию под названием Международный CALS-конгресс (ICC). Официально заявлено, что ICC проводит политику неподдержания государств, отстающих в сфере CALS-технологий. Таким образом, CALS-технологии стали пропуском в клуб развитых стран.

Показателен печальный опыт знакомства Беларуси с CALS: в начале 2000-х гг. Вьетнам хотел купить у нас крупную партию автомобилей, но затем отказался, так как Беларусь не смогла изготовить эти машины с использованием CALS-технологий. Поэтому в Республике в 2005 г. была создана Государственная программа CALS. Участниками этой программы на первых этапах являются: ОИПИ НАН Беларуси в качестве координатора, МТЗ, МАЗ, ОАО «Витязь», а также БелГИСС - для решения вопросов стандартизации.

Наука итехника, № 1, 2014

Рис. 4. Концепция ИТС и CALS-технологии: есть ли сходство? ИТС развиваются по аналогичному с CALS пути: использование информационнокоммуникационных технологий, создание единого информационного пространства, замена бумажного документооборота на электронный. ИТС также обладают большим потенциалом, так как опираются на бурно развивающиеся информационные, телекоммуникационные, авиационные, космические и другие высокие технологии. Существует вероятность, что в будущем ИТС и CALS будут взаимодействовать, так как цели и подходы у них близкие. В БНТУ открывается подготовка специалистов по интеллектуальным транспортным системам и CALS-технологиям.

СЛЬБ-технодогий

Долгосрочная концепция развития транспорта должна опираться на передовые достижения науки и техники. При разработке долгосрочной концепции инновационного развития транспорта необходимо учитывать реальные возможности Республики Беларусь, а в качестве основной идеи использовать интеллектуальные транспортные системы. Концепцию долгосрочного инновационного развития транспорта создавать с позиций ИТС.

Поступила 13.06.2013

УДК 621.26:629.244:629.2293

ВОЗМОЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ И БИРОТАТИВНОЙ ЭЛЕКТРОМАШИНОЙ

Канд. техн. наук, доц. МИХАЙЛОВ В. В., магистр техн. наук СНИТКОВ А. Г.

ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси»

Е-mail: [email protected]

POSSIBILITIES FOR AUTOMATIC CONTROL OF HYDRO-MECHANICAL TRANSMISSION AND BIROTATING ELECTRIC MACHINE MIKHAIWV V. V., SNITKOV A. G.

SSI (State Scientific Institution) “Joint Institute of Mechanical Engineering of National Academy of Sciences of Belarus”

Представлены математические модели и результаты виртуального исследования выбранных параметров движения мобильной машины, оснащенной гидромеханической и модернизированной трансмиссиями. Машина испытывалась в одинаковых технологических циклах и была оборудована универсальной системой автоматического управления. Изменение структуры и типа силовой передачи получено алгоритмом управления, в том числе дополнительной реверсивной электрической машиной, подключаемой на определенных режимах эксплуатации.

Реализация предложенной концепции позволяет получить и проверить более совершенный С-код системы управления, улучшить эксплуатационные качества трансмиссии, повысить эффективность машины, уменьшить буксование и износ шин путем использования безвозвратно расходуемой в обычных случаях энергии торможения для последующего ее полезного использования.

Ключевые слова: гидромеханическая передача, гибрид, автоматическое управление, электрическая машина, математическая модель.

Российская Интеллектуальная Транспортная Система (РИТС) позволяет обеспечить:

• сокращение смертности на дорогах Российской Федерации за счет повышении оперативности реагирования на ДТП;
• беспрепятственное движение спецтранспорта к месту ДТП или криминальной ситуации;
• оперативное, полное и достоверное доведение информации до специальных служб при возникновении криминальных или чрезвычайных ситуациях на транспорте;
• информирование водителей о нарушении ими правил дорожного движения и эксплуатации транспортного средства, а также о текущем и краткосрочном прогнозе состояния условий дорожного движения;
• автоматическую фиксацию фактов нарушения правил дорожного движения для выявления и наказания виновных лиц;
• повышение внимания водителей при управлении автомобилями в различных по напряженности условиях движения;
• создание условий для сокращения времени поездок пассажирами всеми видами наземного транспорта;
• увеличение пропускной способности дорог города за счет регулирования транспортных потоков и формирования предупредительной информации об условиях дорожного движения;
• возможность выбора пассажирами оптимального маршрута движения общественным транспортом от начальной до конечной точки с учетом маршрутов и расписаний движения общественного транспорта, а также дорожной ситуации и плотности транспортных потоков;
• оптимизацию маршрутов движения транспортных средств с учетом актуального состояния дорожного движения и миграции заторовых ситуаций;
• создание условий для своевременного и достоверного контроля выполнения заказов на осуществление транспортной работы предприятиями, осуществляющими пассажирские перевозки, эксплуатацию дорожно-уличной сети, вывоз твердых и жидких бытовых отходов, контроля расхода топлива, снижения страховых рисков, увеличения оборачиваемости ТС, снижения доли эксплуатационных издержек.

В мировой практике существуют примеры успешной реализации подобных проектов. Так, в Евросоюзе в 1991 году была создана Европейская Ассоциация участников рынка интеллектуальных транспортных систем ERTICO, которая представляет собой консорциум, в который входят все ведущие европейские производители, заинтересованные в развитии рынка интеллектуальных транспортных систем, общественные организации, представители различных министерств и ведомств, инфраструктурные операторы связи, пользователи, и прочие организации.

Несмотря на то, что ERTICO создана с участием Еврокомиссии и Министерств Транспорта стран участниц Евросоюза, она является негосударственным общественным институтом, обеспечивающим реализацию политических решений, принятых странами Евросоюза на внутреннем и внешних рынках. Главной целью ERTICO является разработка и различных программ, направленных на развитие европейских инновационных технологий в области развития дорожной инфраструктуры, применения интеллектуальных транспортных систем в целях управления дорожным движением, повышения мобильности населения и грузов, улучшение качества жизни людей, повышение безопасности на дорогах и снижение вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

Только перечень реализованных за последние годы программ ERTICO позволяет судить о вкладе этой организации в обеспечение безопасности дорожного движения в странах Евросоюза:

ADASIS (Advanced Driver Assistant Systems Interface Specification) - использование точных картографических данных в средствах навигации для получения водителем прогноза ситуации на дороге впереди по ходу движения;

AIDE (Adaptive Integrated Driver-Vehicle Interface) – использование специального электронного оборудования и программного обеспечения, позволяющего концентрировать внимание водителя в момент обгона и отключения функций приборов в салоне автомобиля, отвлекающих внимание во время совершения сложного маневра;

ERTRAC (The European Road Transport Research Advisory Council) – программа координации взаимодействия Европейских исследовательских институтов в дорожном и транспортном комплексе в целях структурирования и оптимизации научно-исследовательских работ в интересах стран Евросоюза;

ESafety Forum – европейская программа по массовому внедрению систем активной и пассивной безопасности, включающая в себя работы по проекту eCall (“’экстренный вызов”), созданию электронных карт для использования экстренными службами, изучению эффективности различных каналов передачи информации от автомобиля в диспетчерский центр оператора, сотрудничество с участниками американского, японского и других рынков телематических услуг, с целью выработки приоритетных задач и международных стандартов по оказанию экстренной помощи пострадавшим в аварии на дорогах, гармонизация технических решений по передаче информации от автомобиля к автомобилю или от автомобиля к дорожной инфраструктуре, организация информирования участников дорожного движения в режиме реального времени о ситуации на дорогах через специальный радиоканал;

FeedMAP – обеспечение постоянного обновления электронных карт;

GST (Global System for Telematics) – создание технологической платформы для развития сотрудничества, необходимого для развития массового рынка открытых телематических услуг, в первую очередь обеспечивающих сбор, передачу обработку информации для пользователей – участников дорожного движения, скорой помощи и служб спасения;

HeavyRoute – программа поддержки быстрых и безопасных грузовых перевозок;

IP PReVENT – программа внедрения специальных электронных устройств (ADAS – Advanced Driver Assistance Systems), позволяющих водителю получать превентивную информацию о возможных опасностях по ходу движения и избегать аварийных ситуаций;

MAPS&ADAS (IP PReVENT) – использование электронных карт для повышения безопасности на дорогах;

SAFESPOT – программа поддержки появления большего количества «умных» машин на «умных» дорогах;

SpeedAlert Forum – информирование водителей о соблюдении установленного скоростного режима;

ESP21 (European Security Partnership for the 21 st Century) – программа формирования комплексного подхода для обеспечения справедливой, правовой, свободной и безопасной жизни в Европе.

AGILE (Application of Galileo in the Location-Based Service Environment) – программа обеспечения коммерческого использования спутниковой системы Galileo;

CVIS (Cooperative vehicle-infrastructure systems) – программа взаимодействия автомобилей и дорожной инфраструктуры;

ENITE (European Network on ITS Training & Education) – программа подготовки специалистов по интеллектуальным транспортным системам;

EuroRoadS – программа по созданию базы данных о европейской дорожной инфраструктуре;

FRAME Forum – программа построения архитектуры для Европейской интеллектуальной транспортной системы;

RCI (Road Charging Interoperability) – программа развития платных дорог;

Road Traffic Information Group – программа развития информационного сопровождения участников дорожного движения;

TMC Forum (Traffic Message Channel) – программа информирования участников дорожного движения о реальной дорожной обстановке по специальному выделенному радиоканалу;

CONNECT, SIMBA – национальные и международные программы по развитию рынка интеллектуальных транспортных систем. Включают в себя программы в Странах Центральной и Восточной Европы, Бразилии, Индии, Китае, ЮАР а с 2008 года – в России. Национальным координатором проекта SIMBA 2 в России является Профессиональная Ассоциация противодействия угонам транспортных средств.

Network of National ITS Associations – программа по развитию международной сети Ассоциаций Интеллектуальных транспортных систем;

Программа eCall («Экстренный вызов»)

В рамках общеевропейской программы ERTICO выступила с инициативой по оборудованию транспортных средств специальными устройствами для определения местонахождения попавшего в аварию транспортного средства и вызова экстренных служб к месту ДТП. Общественная инициатива ERTICO привела к принятию Еврокомиссией программы «e-call» («экстренный вызов»), поддержанной практически всеми странами Европейского Союза (далее – ЕС), которая с 2012 года должна стать общеевропейским законом. В странах ЕС, подписавших меморандум по внедрению программы «экстренный вызов», законодательно устанавливаются требования к автопроизводителям оборудовать поставляемые для продажи автомобили телематическими блоками, которые позволяют точно определить место ДТП по спутниковой навигации и в автоматическом режиме через диспетчерские центры вызвать необходимую помощь. В Финляндии, например, решили внедрить программу «экстренный вызов» не дожидаясь принятия общеевропейского Закона. Еще одной страной, утвердившей недавно государственную программу «экстренный вызов», является Бразилия, где наблюдается высокая статистика погибших и пострадавших в результате ДТП.

Принятие в Российской Федерации, как в ЕС или в Бразилии, на государственном уровне решения об оснащении, начиная с 2012 года, каждого автомобиля, производимого или поставляемого на российский рынок, телематическим модулем, работающим с использованием сигналов ГЛОНАСС/GPS, позволит повысить безопасность, сократить смертность и травматизм на дорогах Российской Федерации, создать эффективно функционирующую систему информационного сопровождения мер по обеспечению управления дорожным движением.

В Великобритании Ассоциация британских страховщиков (ABI) в 1968 году создала исследовательский центр Тэтчем (Thatcham), который разрабатывает и постоянно совершенствует стандарты оценки безопасности автомобилей, признаваемые всеми мировыми автопроизводителями. Сегодня ни один автомобиль не может поступить в продажу на английский рынок без предварительной страховой экспертизы, результатом которой является открытая публикация рейтингов в СМИ, по которым потребители объективно оценивают безопасность и защищенность любого автомобиля, исходя из количества присвоенных «звезд». Чем больше «звезд», тем дешевле страховка, тем меньше денег человек тратит на это при покупке нового автомобиля и его дальнейшей эксплуатации. Это объясняется тем, что страховые компании снижают тариф, если автопроизводитель позаботился о безопасности участников дорожного движения заранее. Методика Тэтчем по исследованию безопасности автомобилей, в том числе, включает в себя и оценку эффективности применения автопроизводителями спутниковых систем (так называемая CAT 5). Другими словами, английские страховщики создали в лице исследовательского центра Тэтчем высокоэффективный механизм взаимодействия с автопроизводителями по формированию совокупной стоимости владения автомобилем путем проведения независимой страховой экспертизы. Это тот самый случай, когда страховые компании стоят на защите жизни и здоровья автовладельцев, ставя перед автопроизводителями задачи повышения безопасности автомобилей, поставляемых на внутренний рынок.

Летом 2008 года Профессиональная Ассоциация противодействия угонам транспортных средств совместно с экспертами английского исследовательского центра Тэтчем провела сравнение 11 автомобилей, поставляемых ведущими мировыми автопроизводителями на Российский рынок с их аналогами для британского рынка. Вывод, который сделали российские и английские специалисты неутешителен: в среднем автомобили для российского рынка в два, а по некоторым моделям и в три раза менее защищены, чем поставляемые на английский рынок. Это происходит потому, что в России сегодня нет соответствующей нормативной базы и эффективных инструментов контроля за продукцией автопроизводителей с точки зрения безопасности и защищенности участников дорожного движения.

Для качественного изменения сложившейся ситуации предлагается создать консорциум заинтересованных структур, частных компаний, общественных организаций в целях формирования интеллектуальной транспортной системы в Российской Федерации, расширения возможностей коммерческого использования системы ГЛОНАСС и развития общественной инициативы eCall в России. Принципиальная схема российского варианта системы eCall показана на Рис. 1. .

В рамках развития программы eCall Россия обладает преимуществом перед европейскими странами, т.к. в стране уже эксплуатируется своя собственная система точного определения координат ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система) , в то время как ее европейский аналог «Галилео» планируется к запуску только в 2015 году. Повышение эффективности системы ГЛОНАСС является одним из приоритетов развития безопасности страны, и по этой причине она может стать своего рода катализатором развития интеллектуальных транспортных систем, повышения безопасности дорожного движения и развития цивилизованного автомобильного и страхового рынка в России.

Объем рынка для массового применения возможностей системы ГЛОНАСС/GPS может быть экспертно оценен исходя из парка зарегистрированных в Российской Федерации транспортных средств - более 30 миллионов автомобилей.

Техническая основа функционирования РИТС

Базовый телематический модуль экстренного реагирования состоит из навигационного приемника ГЛОНАСС/GPS для определения местоположения автомобиля и передающего устройства сотовой связи, которое обеспечивает связь автомобиля с диспетчерским центром. К телематическому модулю подключаются датчики срабатывания акселерометров, подушек безопасности и других устройств автомобиля, активирующиеся при аварии. Подобные телематические модули используются в системах мониторинга автотранспорта.

Система состоит из четырех основных частей:

1. Объекты мониторинга - транспортные средства.
2. Телематический сервер - система обработки и хранения информации.
3. Диспетчерские пункты и автоматизированные рабочие места операторов телематических услуг, автотранспортных предприятий, дежурных частей экстренных служб и должностных лиц.
4. Сети передачи информации - сеть GSM/GPRS, интернет, спутниковая связь.

Комплекс взаимоувязанных автоматизированных систем, решающих задачи управления дорожным движением, мониторинга и управления работой всех видов транспорта, информирования граждан формирует основу интеллектуальной транспортной системы (ИТС) Российской Федерации.

Первоочередные меры по развертыванию РИТС

Опираясь на передовой международный и российский опыт в целях создания Российской Интеллектуальной Транспортной Системы (РИТС) предлагается осуществить концентрацию финансовых, административных, интеллектуальных и технических ресурсов и создать при Правительстве Российской Федерации консорциум коммерческих компаний и профессиональных общественных объединений, заинтересованных в развитии массового рынка интеллектуальных транспортных систем (по аналогии с ERTICO в Евросоюзе). Задачей консорциума должна стать аккумулирование внебюджетного фонда за счет средств участников проекта, разработка правовой и нормативной базы, организации исследовательской деятельности для подготовки различных моделей и сценариев развития этого сегмента рынка, целевого финансирования утвержденных программ.

Потенциальными участниками консорциума могут стать представители различных сегментов рынка, участвующих в реализации проекта Российские Интеллектуальные Транспортные Системы (РИТС): компании производители электронного и навигационного оборудования, автопроизводители, операторы сотовой связи, сервис-провайдеры и разработчики программного обеспечения, банки, страховые компании, строительные и дорожные компании, компании, представляющие нефтеперерабатывающий сектор, общественные организации, представляющие профессиональные объединения, участвующие в системе общественных отношений в области управления и безопасности дорожного движения, средства массовой информации, интернет-провайдеры и пр.

Для успешной реализации программы необходима политическая поддержка проекта на самом высоком государственном уровне, подготовка и принятие ряда законодательных инициатив.

К таким инициативам относится принятие соответствующих правовых актов в целях синхронизации введения российской программы «Экстренный вызов» с европейской программой eCall с 2012 года. В рамках данной программы каждый автопроизводитель, желающий производить и реализовывать свою продукцию на территории Российской Федерации, в обязательном порядке должен комплектовать автомобиль штатным устройством - «черным ящиком»: телематическим блоком ГЛОНАСС/GPS, с помощью которого определяются точные координаты места аварии, производится связь с диспетчерским центром оператора и вызов экстренных служб реагирования для оказания необходимой медицинской и технической помощи на месте происшествия и доставкой пострадавших в лечебные учреждения.

Интеллектуальная транспортная система (ИТС) - совокупный технический и технологический комплекс систем, объединяющий подсистемы безопасности отдельных транспортных средств и организации безопасного дорожного движения в целом, а также предоставления информационного сервиса для участников дорожного движения и потенциальных субъектов транспортного процесса .

Отличительной особенностью современных ИТС является изменение статуса транспортной единицы от независимого, самостоятельного и в значительной степени непредсказуемого субъекта дорожного движения в сторону «активного», предсказуемого субъекта транспортно-информационного пространства. В этой связи одной из ключевых задач является развитие телематического комплекса дорожной инфраструктуры .

Оперативной задачей ИТС является осуществление и поддержка возможности автоматизированного и автоматического взаимодействия всех транспортных субъектов в реальном масштабе времени на адаптивных принципах .

Ключевым в построении ИТС является комплекс дорожно- транспортной, транспортно-технологической, транспортно-сервисной и информационной инфраструктуры. Фактически этот комплекс представляется как совокупность подсистем, в которой предусмотрена функция диспетчерского, оперативного и ситуационного координирования взаимодействия вовлеченных служб, ведомств и иных субъектов. Для организации такого взаимодействия необходимо создавать региональные диспетчерские центры. На федеральном (межведомственном) уровне необходимо сформировать единый орган контроля и надзора, реализующий функции сбора обобщенной информации, разработки планов реконструкции и доразвития дорожной системы, мониторинга индикаторов эффективности работы.

Построение ИТС невозможно без разработки и реализации проектных решений по формированию среды (комплекса) связи, учитывающей все виды связевого взаимодействия, от проводных (высокоскоростные оптоволоконные сети) до беспроводных (стандарты связи, доступные от операторов сотовой связи и радио до Интернета и транкинговых типов связей) .

Функциональная архитектура определяет модульную структуру ИТС, в которой прописываются целевые направления развертывания

ИТС (безопасность, организация дорожного движения, мониторинг на дороге и в транспортном средстве), а также целевые группы задач, вокруг которых формируются комплексы подсистем ИТС (подсистемы ИТС в транспортных средствах, в дорожной инфраструктуре, интегрированные подсистемы). К уровню модулей отнесено определение объектов ИТС (по назначению транспорта: коммерческие или индивидуальные и по функциональному охвату - подсистемы ИТС в дорожном хозяйстве).

Рис. 1.3.

Структура объектов ИТС в значительной степени определяет комплекс групп подсистем, являющихся в соответствии с мировым опытом частью комплексных проектов ИТС. К группам подсистем относятся подсистемы диспетчерского управления всеми категориями транспорта, выполняющего коммерческие и целевые перевозки, подсистемы управления транспортными потоками, подсистемы информационного сервиса, а также группы подсистем дорожного хозяйства, в том числе по контролю транспортной ситуации и за состоянием дороги. Данные группы подсистем наиболее часто являются предметом целевого заказа на проектирование и могут существовать как интегрированно в составе ИТС, так и самостоятельно. Эти группы характеризуются региональным (муниципальным) уровнем контроля.

Посредством стандартизации телематических элементов и стандартов передачи информации формируются требования к параметрам оборота информации как внутри ИТС по технологическим задачам подсистем, так и с внешними информационными системами, в том числе с информационными системами других видов транспорта, оперативных служб органов исполнительной власти, имеющих компетенции и функции пользователей в сфере ИТС, а также в информационные системы уровня контролирующей надстройки (региональной, министерской, федеральной) в соответствии с формализованными требованиями к данной функции информационного обмена .

Другая форма классификации функций ИТС описывается иерархической структурой и процессами подсистем ИТС.

Подсистемы ИТС включают в себя несколько процессов. Каждый процесс характеризуется как конкретными функциями, так и параметрами, которые предъявляют требования к входной и выходной информации, а также к способу обработки информации. К требованиям к входной информации отдельных процессов относятся, кроме прочего, и частоты входной информации, определение интерфейсов входной информации, требования к передаче входной информации отдатчиков и т. д. К требованиям обработки информации в рамках процесса относятся, в частности, защищенность и надежность данных в процессах обработки, свойства используемых алгоритмов и т. д.

Для надежного функционирования телематических приложений следует обеспечить синхронизацию между отдельными процессами. Эта синхронизация может быть кодовая, чтобы обмен информацией происходил по согласованным протоколам, временная - для приведения массива информации к единой шкале времени, и пространственная, которая требует, чтобы информация была отнесена к единой общей точке пространства (например, к местоположению транспортных средств или товара при мультимодальных перевозках).

Физическая архитектура определяет требования, предъявляемые к программному обеспечению и аппаратным средствам информационных и телекоммуникационных технологий, включая их пространственную локализацию. В соответствии с установленной функциональной и информационной архитектурой следует определить конкретные физические решения телематических элементов и программное обеспечение ИТС (рис. 1.4). Критериями для принятия решений являются функциональность, безопасность, надежность и, не в последнюю очередь, общие расходы, связанные с приобретением и эксплуатацией системы.

Рис. 1.4.

Физическая архитектура первого уровня обусловлена выбором датчиков и исполнительных элементов (рис. 1.5). Между первым и вторым уровнями осуществляется передача самых важных данных, которая в большинстве случаев тесно связана с безопасностью дорожного движения и управлением транспортными потоками. Передача между первым и вторым уровнями обычно обеспечивается с помощью собственной специальной телекоммуникационной среды, которая должна гарантировать удовлетворение требованиям к защищенности, доступности и надежности передачи информации.

Второй уровень обрабатывает данные и осуществляет зональное управление. Он образуется в основном вычислительной техникой, состав которой определяется в соответствии с требованиями к обрабатываемой информации.

Телекоммуникация между вторым и третьим уровнями реализуется в соответствии с требованиями конкретных процессов. Эти требования весьма разнообразны. Обычно предполагается, что приблизительно половина информации передается без требований к надежности, доступности и защищенности, в то время, как передача второй половины должна гарантировать удовлетворение этим требованиям.

Рис. 1.5.

Третий уровень определен информационными технологиями управления и логистики крупнейших транспортных областей. Выбор программного обеспечения и аппаратных средств осуществляется исходя из требований отдельных процессов.

Телекоммуникационная среда между третьим, четвертым и пятым уровнями в подавляющем большинстве случаев образуется обычной средой одного из существующих операторов постоянных сетей. Передача в транзитном слое телекоммуникационных сетей отличается высокой степенью доступности и высоким качеством среды.

Пилотные проекты, направленные на поддержку систем безопасности для водителей, реализованные в разных странах, показывают, что можно существенно снизить количество происшествий и при этом повысить эффективность процесса проверки. Одним из перспективных проектов является «Интеллектуальная автомагистраль». В этом проекте нагрузку, связанную со сбором информации и передачей ее водителю, берет на себя инфраструктура, созданная вдоль дорог. В таком случае не надо оборудовать каждый автомобиль комплексной техникой, но, несмотря на это, сохраняется возможность как минимум однонаправленной связи с автомобилем, например, с помощью RDS-TMC или с помощью информирующих дисплеев.

Рис. 1.6.

о - ситуационное управление в ИТС }