Архитектура транспортной телематики

Организационная архитектура

Организационная архитектура тесно связана с  общей концепцией транспортной телематической системы. Предполагается, что размышления, касающиеся организационной структуры, будут взаимно связаны с размышлениями об определении транспортной телематической системы как инструмента осуществления активной транспортной политики. Каждая организационная система нуждается в технической поддержке для обеспечения своей правильной работы, и каждое ее изменение или преобразование требует также рассмотрения способа преобразования технической поддержки процесса.

В настоящее  время в мире начинают исследоваться методики создания архитектуры телематических систем, которые являются прочными в отношении к организационной структуре, однако эти системы требуют применения прогрессивных методов математической обработки информации. С другой стороны, некоторые приложения транспортной телематики, как например, кризисный менеджмент, требуют категорически установленные компетенции и организационную структуру. В таком случае и основные технические средства являются более простыми и дешевыми и их часто можно решать с помощью руководства для операторов, которые таким образом теряют возможность импровизировать.

Лекция  № 2

1.Основные подсистемы транспортных телематических систем. Техническая подсистема.

2.Подсистема  управления процессами.

 

1. ОСНОВНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ

ТРАНСПОРТНО-ТЕЛЕМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Как было указано в предыдущем разделе, подсистемы связаны с физической архитектурой транспортно-телематической системы, которую сегментируют в 

 

 соответствии с общими функциональными обстоятельствами. Далее описанная классификация отдельных подсистем является необходимым условием Функционирования интермодального и мультимодального транспорта.

 

 

 

 

На рис. 1.3 показана основная схема транспортной телематической системы. По вертикали транспортно-телематическую систему можно разделить на технические подсистемы, подсистемы управления, экономические и паспортные подсистемы (цифровой учет транспортной инфраструктуры). По горизонтали транспортную телематическую систему можно разделить на подсистемы путей сообщения, транспортных средств и транспортных терминалов[4].

Под понятием технические подсистемы транспортных процессов подразумевается, в частности, сбор статической и динамической информации как о путях сообщения, так и о транспортных средствах или о транспортных терминалах. Все это можно включить в понятие технических услуг, которые могут предлагаться одним или несколькими субъектами. Данные услуги могут предоставляться как перевозчикам (например, мониторинг местоположения транспортных средств), управлениям дорог и транспортных терминалов (например, состояние и функционирование транспортной инфраструктуры), так и пользователям транспорта (например, информации перед поездкой, направление транспортных средств вдоль маршрута, информация о перевозке грузов, пассажиров и т.д.).

Подсистемы управления транспортными  процессами обеспечивают как управление движением транспортных средств по транспортной сети, так и управление путями сообщения и транспортными терминалами. Это можно включить в понятие транспортной логистики в широком смысле слова. Результатом данной подсистемы является, например, управление транспортом, управление грузоперевозками, перевозками пассажиров по дорогам, управление спасательными операциями или повышение безопасности транспортных средств.

Экономические и паспортные подсистемы дают возможность соединения информации о материальном и интеллектуальном инвестиционном имуществе с экономической информацией о качестве содержания дорог, состоянии транспортных средств и о ситуации на транспортных терминалах. В результате соответствующей обработки такой частной информации можно получить сведения о стоимости реализации транспортного процесса и с помощью подсистем управления транспортными процессами данную цену оптимизировать.

Транспортная  телематика означает целенаправленное соединение вышеуказанных подсистем, когда путём обмена информацией или их совместным использованием можно получить инструмент оптимизации функционирования транспорта и реализации активной транспортной политики на уровне региона, государства или объединенной Европы.

Вышеописанную основную схему транспортно-телематической системы можно использовать в случае всех видов транспорта, и в их функциональном мультимодальном соединении она играет роль объединяющей схемы общей транспортно-телематической системы. Отдельные подсистемы имеют разные наименования в отдельных видах транспорта работают в разных условиях, имеют разных собственников, но основной смысл и информация являются одинаковыми.

Вся транспортная телематическая система  служит потребителям транспорта, повышает их безопасность, информированность, эффективность и производительность транспорта и минимизирует влияние транспорта на окружающую среду. Следует отметить, что потребитель транспорта понимается в более широком смысле слова, причем это может быть как водитель, пассажир, так и служба эксплуатации общественного транспорта, государственное учреждение и т.д. Хорошо составленная транспортная телематическая система - это средство достижения устойчивой мобильности граждан, грузов в потоке товаров, обслуживания регионов в стране и в мире и становится инструментом для объединения транспортной политики в Чехии с транспортной политикой ЕС. Следовательно, такая система положительно отражается в экономической и социальной областях, в области охраны окружающей среды, а также в сфере местной, региональной, национальной, европейской и, соответственно, глобальной политики.

 

Технические подсистемы

Для успешного использования телематических транспортных систем должна быть создана инфраструктура, существенную часть которой составляют датчики и исполнительные элементы. Датчики измеряют транспортные, метеорологические и другие параметры, а исполнительные элементы воздействуют на участников дорожного движения и оказывают влияние на их поведение. Следующая составная часть технических средств - это коммуникационная среда и информационная технология.

Исполнительные элементы

К исполнительным элементам относятся:

Светофоры

Светофоры являются основными исполнительными элементами, с которыми водители обычно встречаются. Светофоры служат для регулирования  движения транспортного потока. Несмотря на все еще часто используемые светофоры с источниками света, питаемыми напряжением 230 В, в Западной Европе используются и энергетически более выгодные источники света, питаемые напряжением 10 В, причем все чаще используются светодиоды (LED). Их более широкому распространению при более выгодных технических параметрах, как например, гарантируемый срок службы 100 000 часов. Их широкое применение ограничивается высокой стоимостью.

Управляемые дорожные знаки

Управляемые дорожные знаки оказывают влияние на динамику поведения транспортного потока. Они делятся на световозвращающие (пассивные) и светоизлучающие (активные) управляемые дорожные знаки. К пассивным дорожным знакам относятся трехгранные поворотные призмы, которые в принципе способны изобразить максимально три разных символа. Далее используются переставляемые или опрокидывающиеся знаки различного технического исполнения. Знаки покрыты световозвращаюшим слоем и часто освещаются внешним источником. Положение этих знаков необходимо контролировать с помощью электронного устройства.

Светоизлучающие знаки изготавливаются с применением светодиодов или с применением оптического волокна. Знаки со светодиодами являются более простыми, имеют большой срок службы, но количество цветов ограничено так же, как и их яркость. В знаках с оптическими волокнами используются галогенные источники света с цветными светофильтрами и цветное изображение создается на матрице с помощью линз, благодаря чему можно изменять и угол излучения.

Информационные табло

Целью использования информационных табло  является представление водителям информации в виде текста или с помощью простых пиктограмм. Они не предназначены для замены дорожных знаков. Они основаны на использовании электромагнитных элементов с двумя устойчивыми состояниями или светодиодов. Электромагнитные элементы при подаче электрического импульса опрокидываются в активное положение, которое отличается тем, что поверхность мишени имеет рефлексное исполнение в то время, как в выключенном состоянии поверхность является черной. Существенным преимуществом является то, что затраты электрической энергии необходимы только при опрокидывании элементов.

Табло на светодиодах являются активными  и излучают свет, поэтому они видимы на большом расстоянии. Однако недостатком является непрерывное потребление электроэнергии. Табло гаснет при прекращении подачи электроэнергии. По этим причинам начинают изготавливаться элементы с двумя устойчивыми состояниями, у которых мишень дополнена светодиодом. Этот элемент объединяет преимущества обоих вышеуказанных принципов.

 

Датчики

К датчикам относятся:

Транспортные детекторы

Транспортные детекторы являются основой для использования технических устройств транспортной телематики. В настоящее время существуют десятки различных датчиков, работающих на разных физических принципах (электромагнитный, инфракрасный, оптический, микроволновый и т. п.). Наиболее часто используемыми датчиками являются индуктивные петли укладываемые под проезжей частью автомобильной дороги. Если требуется измерение скорости и разрешение проезда определенной категории автомобилей, то следует использовать две петли. Их существенным недостатком является то, что при их установке нарушается поверхность проезжей части дороги и поэтому все чаще используются детекторы, не требующие разрушения дорожного покрытия.

Кроме детекторов в транспортных узлах, которые  непосредственно используются для управления транспортом, имеются детекторы для процессов принятия решений на уровне региона или всей территории. В транспортных сетях городов используются так называемые стратегические детекторы в местах, где отсутствуют помехи, вызванные работой перекрестков, но которые имеют решающее значение для описания состояния транспорта в сети. На скоростных автомагистралях детекторы расположены на одинаковом расстоянии друг от друга - линейные детекторы. Шаг детекторов (расстояние между детекторами) составляет от 300 м до 1000 м, и они предназначены для линейного управления транспортом потоков и для выявления местоположения дорожно-транспортного происшествия.

Для моделирования  движения транспортного потока и  классификации транспортных средств  необходимо измерять хотя бы два параметра транспортного потока. Чаще всего измеряются интенсивность и скорость движения в заданном поперечнике автомобильной дороги. В Европе происходит процесс стандартизации коммуникационных протоколов для передачи транспортных пакетов.

Видеодетекторные системы

Видеодетекторные  системы в настоящее время  являются основой успешного мониторинга  транспорта, так как техника машинного  распознавания образов дает возможность  располагать в поле зрения камеры не только детекторы присутствия (интенсивность движения), но и детекторы скорости, детекторы направления движения и т.п. Видеодетектирование должно быть также основным инструментом обнаружения случаев нарушения водителями правил дорожного движения, например проезд на красный сигнал светофора.

Видеоконтроль является одной из предпосылок успешного  использования транспортной телематики. Использование видеодетектирования в большинстве случаев не означает дополнительные капитальные расходы, так как можно использовать существующие видеокамеры.

Экологический мониторинг

Осуществляется  мониторинг не только концентрации вредных  веществ и метеорологических условий в сильно загруженных движением местах, но к экологическому мониторингу относится и взвешивание транспортных средств. В телематических системах данные измерения часто связаны с навигационными системами. Такие детекторы изготавливаются достаточно массивными с микрокомпьютером, управляющим самокалибровкой и осуществляющим слежение за всеми аномалиями.

2.Подсистемы  управления процессами

Управление процессами реализуется подсистемой, которая на основании информации, полученной от технологических систем путей сообщения или транспортного средства (статическая и динамическая информация), обеспечивают эффективную обработку информации для целей управления. Как правило, на автомобильном транспорте речь идет о создании менеджмента для управления транспортом в городских агломерациях, на автомагистралях, а также менеджмента городского и регионального общественного транспорта. Речь идет в особенности о системах статистической оценки транспортных процессов для осуществления региональной и государственной транспортной политики и других системах (информационные системы для водителей, для персонала по эксплуатации транспортной инфраструктуры и т.д.). Классификация подсистем управления процессами описана ниже.

Транспортный  менеджмент городов

Городские агломерации  характерны тем, что они концентрируют  большое количество автомобилей  на ограниченном пространстве, причем обычно нет возможности экстенсивно повышать протяженность дорог и площадь стоянок. Поэтому необходимо средствами телематики достичь ее более эффективного использования. В городских агломерациях существуют две главные категории потребителей:

• индивидуальный автомобильный транспорт,
• городской общественный транспорт.

На рис. 1.4 показано основное разделение транспортного менеджмента городов, подробное описание которого приводится ниже. Управляющие центры оснащены, кроме собственных управляющих компьютеров, и средствами для видеомониторинга и для речевой связи с водителями. Для создания успешного менеджмента города средствами транспортной телематики необходимо интегрировать следующие управляющие подсистемы.