from 01.01.2017 until now
Russian Federation
The article considers a methodological approach to the construction of intelligent transport systems based on a comparative analysis of reference architectures. Block diagrams of the functional and physical architecture are presented, considering the most priority service areas
intelligent transportation systems, road safety, reference architecture, urban public transport
Интеллектуальная транспортная система (ИТС) является неотъемлемой частью современного города, с помощью которой обеспечивается безопасность дорожного движения и эффективность функционирования городского транспорта [1-5]. Общая структура ИТС должна отвечать установленным требованиям к функциональной и физической архитектурам, а также способствовать решению определенного круга задач. Проектирование структур ИТС осуществляется в два этапа: построение эталонной модели функциональной и физической архитектуры; разработка точной модели архитектур для определенного города/региона. Функциональная и физическая архитектуры должны создаваться на основе предварительной соответствующей архитектуры с высокой степенью детализации функций и подсистем ИТС [6].
Для определения эталонной архитектуры ИТС был проведен сравнительный анализ: американской архитектуры ИТС (ARC-IT), архитектуры Европейского союза (FRAME), архитектуры международного стандарта ISO 14813. Они оценивались с точки зрения областей обслуживания, большинство из которых являются общими, однако также в сравнительный анализ были включены эксклюзивные области обслуживания. Результаты анализа представлены в виде матрицы (таблица 1), на основе которой был сделан вывод о том, какая из архитектур охватывает большинство областей обслуживания.
Таблица 1
Сравнительный анализ архитектур ИТС
по охватываемым областям обслуживания
|
Область обслуживания |
ARC-IT |
FRAME |
ISO 14813 |
|
Эксплуатация коммерческих транспортных средств |
˅ включено |
˅ включено под другим названием |
˅ включено под другим названием |
|
Управление данными ИТС |
˅ включено |
˅ включено в другую область |
˅ включено |
|
Управление обслуживанием транспортной инфраструктуры |
˅ включено |
× не включено |
× не включено |
|
Системы управления парковкой |
˅ включено |
˅ включено в другую область |
× не включено |
|
Общая и персональная безопасность на транспорте |
˅ включено |
˅ включено в другую область |
˅ включено под другим названием |
|
Управление общественным транспортом |
˅ включено |
˅ включено |
˅ включено |
|
Информирование участников дорожного движения |
˅ включено |
˅ включено под другим названием |
˅ включено |
|
Организация и управление дорожным движением |
˅ включено |
˅ включено |
˅ включено |
|
Информация об участниках дорожного движения |
˅ включено |
˅ включено |
× не включено |
|
Безопасность транспортных средств |
˅ включено |
× не включено |
˅ включено под другим названием |
|
Мониторинг погодных условий и состояния окружающей среды |
˅ включено |
× не включено |
˅ включено |
|
Контроль соблюдения правил дорожного движения |
× не включено |
˅ включено |
× не включено |
|
Электронные платежи на транспорте |
˅ включено в другую область |
˅ включено |
˅ включено под другим названием |
|
Оповещение о чрезвычайных ситуациях и реагирование на них |
˅ включено в другую область |
˅ включено |
˅ включено под другим названием |
|
Управление эффективностью деятельности |
× не включено |
× не включено |
˅ включено |
Наиболее подходящей архитектурой ИТС для города является ARC-IT с добавлением области обслуживания «Контроль соблюдения правил дорожного движения» (архитектура FRAME) с целью повышения безопасности дорожного движения и предотвращения дорожно-транспортных происшествий, а также снижения тяжести последствий. «Управление эффективностью» (архитектура ISO) также включена в качестве дополнения, поскольку представляет собой инструмент для улучшения спроектированных ИТС.
После определения основных областей обслуживания необходимо приступить к разработке ИТС, при этом необходимо адаптировать эталонную архитектуру с учетом характеристик городской среды, где планируется внедрение. На первоначальном этапе описывается общее представление архитектуры ИТС с включением в виде основных элементов заинтересованных сторон, также необходимо провести оценку уровня влияния на функционирование ИТС, чтобы учесть потребности (таблица 2).
Таблица 2
Оценка степени влияния заинтересованных сторон
|
№ п/п |
Наименование |
Уровень влияния |
Занимаемая позиция |
Наличие в архитектуре ИТС |
|
1 |
Министерство транспорта |
низкий |
активная |
нет |
|
2 |
Отдел планирования перевозок |
высокий |
активная |
да |
|
3 |
Предприятия общественного транспорта |
средний |
неопределенная |
да |
|
4 |
Аварийно-спасательные службы |
средний |
активная |
да |
|
5 |
Органы местного самоуправления, отвечающие за организацию единого парковочного пространства |
средний |
неопределенная |
да |
|
6 |
Финансовые учреждения |
низкий |
нейтральная |
нет |
|
7 |
Системный оператор ИТС |
высокий |
активная |
да |
|
8 |
Пользователь системы |
средний |
активная |
да |
Функциональная архитектура позволяет визуализировать основные процессы ИТС, а также отражает взаимосвязь между заинтересованными сторонами. Общий вид приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Функциональная структура ИТС
Для построения физической архитектуры ИТС учитываются основные подсистемы и объекты. Обобщенная блок-схема ИТС для города с учетом проведенного сравнительного анализа эталонных архитектур представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Физическая структура ИТС
Таким образом, методологический подход к построению архитектуры интеллектуальной транспортной системы можно представить поэтапно:
1. Обзор эталонной архитектуры ИТС: анализ международных стандартов качества ISO, национальных и региональных архитектур в качестве справочного и дополняющего аспекта для построения ИТС города.
2. Анализ городской среды проектирования: выявление характерных особенностей города и заинтересованных сторон, которые должны быть учтены и включены для внедрения ИТС.
3. Определение компонентов архитектуры: реализуемые области обслуживания с определением степени участия пользователей транспортной системы.
4. Проектирование архитектуры ИТС: представление функциональной и физической архитектуры с использованием стандартного языка описания систем, детализация по каждой области обслуживания [6, 7].
Представленная методология и блок-схемы физической и функциональной архитектур являются основными инструментами для разработки ИТС, и могут использоваться для развития областей обслуживания, поскольку определяют потребности, приоритеты и услуги, которые необходимо внедрить в городскую среду. Проведенный сравнительный анализ эталонных архитектур ИТС позволяет выбрать методологию обслуживания для конкретного города и установить взаимодействие и интеграцию с уже существующими сервисами [1, 4, 8].
Работа выполнена при поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации (проект № МК-3495.2022.4).
1. Lebedeva, O. A. Povyshenie effektivnosti raboty transportnoy se-ti posredstvom primeneniya intellektual'nyh sistem / O. A. Lebedeva // Vest-nik Angarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2018. № 12. S. 189-191.
2. Kripak, M. N. Ocenka sostoyaniya ulichno-dorozhnoy seti krupnogo goro-da / M. N. Kripak, O. A. Lebedeva // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy ana-liz. Modelirovanie. 2016. № 3 (51). S. 171-174.
3. Mihaylov, A. Yu. Integral'nyy kriteriy ocenki kachestva funkcioni-rovaniya ulichno-dorozhnyh setey / A. Yu. Mihaylov // Izvestiya Irkutskoy gosu-darstvennoy ekonomicheskoy akademii. 2004. № 2. S. 50-53.
4. Poltavskaya, Yu. O. Razvitie intellektual'nyh transportnyh sistem s cel'yu povysheniya funkcionirovaniya transportnoy seti / Yu. O. Poltavskaya // Sovremennye tehnologii i nauchno-tehnicheskiy progress. 2019. T. 1. S. 202-203.
5. Kolesnik, M. N. Principy sozdaniya informacionno-planiruyuschey i upravlyayuschey sistemy perevozkami na avtomobil'nom transporte / M. N. Ko-lesnik, V. E. Gozbenko // Sovremennye tehnologii. Sistemnyy analiz. Modeli-rovanie. 2007. № 3 (15). S. 46-52.
6. Salazar-Cabrera, R. Methodology for Design of an Intelligent Transport System (ITS) Architecture for Intermediate Colombian City / R. Salazar-Cabrera, A. Pachon // Ingeniería y Competitividad, Vol. 20, No. 2, pp. 49-62, 2019.
7. Zhankaziev, S. Scientific and Methodological Approaches to the Develop-ment of a Feasibility Study for Intelligent Transportation Systems / S. Zhankaziev, M. Gavrilyuk, D. Morozov, A. Zabudsky // Transportation Research Procedia, vol. 36, pp. 841-847, 2018.
8. Lebedeva, O. A. Transportnoe planirovanie i integraciya GIS-tehnologiy / O. A. Lebedeva, A. A. Dzhavahadze // Vestnik Angarskogo gosudarst-vennogo tehnicheskogo universiteta. 2021. № 15. S. 145-149.
