сотрудник с 01.01.2017 по настоящее время
Россия
В статье рассмотрен методологический подход к построению интеллектуальных транспортных систем на основе сравнительного анализа эталонных архитектур. Представлены блок-схемы функциональной и физической архитектуры с учетом наиболее приоритетных областей обслуживания
интеллектуальные транспортные системы, безопасность дорожного движения, эталонная архитектура, городской общественный транспорт
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. Лебедева, О. А. Повышение эффективности работы транспортной се-ти посредством применения интеллектуальных систем / О. А. Лебедева // Вест-ник Ангарского государственного технического университета. 2018. № 12. С. 189-191.
2. Крипак, М. Н. Оценка состояния улично-дорожной сети крупного горо-да / М. Н. Крипак, О. А. Лебедева // Современные технологии. Системный ана-лиз. Моделирование. 2016. № 3 (51). С. 171-174.
3. Михайлов, А. Ю. Интегральный критерий оценки качества функциони-рования улично-дорожных сетей / А. Ю. Михайлов // Известия Иркутской госу-дарственной экономической академии. 2004. № 2. С. 50-53.
4. Полтавская, Ю. О. Развитие интеллектуальных транспортных систем с целью повышения функционирования транспортной сети / Ю. О. Полтавская // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2019. Т. 1. С. 202-203.
5. Колесник, М. Н. Принципы создания информационно-планирующей и управляющей системы перевозками на автомобильном транспорте / М. Н. Ко-лесник, В. Е. Гозбенко // Современные технологии. Системный анализ. Модели-рование. 2007. № 3 (15). С. 46-52.
6. Salazar-Cabrera, R. Methodology for Design of an Intelligent Transport System (ITS) Architecture for Intermediate Colombian City / R. Salazar-Cabrera, А. Pachоn // 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. Лебедева, О. А. Транспортное планирование и интеграция ГИС-технологий / О. А. Лебедева, А. А. Джавахадзе // Вестник Ангарского государст-венного технического университета. 2021. № 15. С. 145-149.
