» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Декабрь, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (45) 2020
Автор: Шелле Всеволод Сергеевич, Аверченко Артем Павлович, студент, старший преподаватель
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Проектирование интеллектуальной транспортной системы связи
Дата публикации: 24.11.2020
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ
Шелле Всеволод Сергеевич
студент
Аверченко Артем Павлович
старший
преподаватель
Омский
государственный технический университет, г. Омск
Аннотация. В настоящее время во всем мире наблюдается рост дорожного движения. Из-за существенного увеличения автомобильного парка и ограниченной пропускной способности улично-дорожной сети возникает большое количество конфликтных ситуаций и резко снижается транспортная мобильность.
Опыт крупных городов мира показывает, что проблему загруженности дорог нельзя решить одним лишь строительством магистралей: на новый участок дороги сразу же устремляется огромное количество машин, образуя затор. Для эффективной регуляции транспортного потока необходимо внедрение Интеллектуальной транспортной системы (ИТС).
Ключевые слова:
интеллектуальная транспортная система, интеллект, сеть, участники движения,
транспорт, мегаполис, информация, время, безопасность, дорожно-транспортное
происшествие, мобильность, перемещение,
анализ, моделирование, обмен данными, потоки, транспортная модель, мониторинг,
калибровка.
Интеллектуальная
транспортная система (ИТС) с одной стороны данный термин не новый, но с другой
стороны представляет собой такое строгое определение, как управление транспортными
потоками в реальном времени с неким интеллектом. Простыми словами интеллектом в
транспортной системе является манипулирование поведением участников движения
таким образом, чтобы общая нагрузка на сеть и общие затраты времени были
оптимальными, т.е. необходимо равномерно нагрузить сеть, чтобы не было
локальных перегрузок (пробки, заторы и т.д.). Естественно на помощь приходят
всевозможные компьютерные IT-технологии, которые добавляют системы интеллекта,
позволяющие обрабатывать «бешеные» массивы информации, передавать некие
сообщения в некие системы, что в дальнейшем помогают людям перемещаться по
городу. Предназначение ИТС заключается в предоставлении участникам транспортной
отрасли сервисов и функций для удовлетворения потребностей в безопасных и эффективных
перевозках пассажиров и грузов.
В
любом большом городе с нормальной здоровой экономикой, где всё работает, люди
занимаются своими делами, происходит большое количество перемещений, поэтому
заторы и пробки естественны. Необходимо сделать так, чтобы потери времени на
эти перемещения были минимальными. Исследования на Западе показали, что,
экономив в пробках 5 минут в целом для всего города приводит к экономии в
миллиарды. Смысл ИТС заключается в том, чтобы у каждого пользователя системы
(жителя мегаполиса, города) было больше свободного времени. Транспортная
система, как совокупность людей, которые там перемещаются, дорог и прочего,
очень сложная. Естественно, что для ее осуществления недостаточно только
IT-технологий, здесь необходим целый комплекс, связанный с безопасностью
движения, строительством дорог, с работой по приоритету общественного
транспорта.
Построение
интеллектуальных транспортных систем города требует:
1)
Сбор информации;
2)
Анализ трафика;
3)
Моделирование трафика;
4)
Обмен данными;
5)
Управление дорожным движением и транспортных средств (ТС);
Для
работы умного городского транспорта необходимы технологии, благодаря которым
будет происходить обмен данными между центром системы и всеми ее компонентами,
отдельными элементами коммуникации и субъектами движения. Обязательным
компонентом любого современного транспортного решения являются информационные
подсистемы, основная задача которых заключается в повышении доступности
информации для пользователей общественным транспортом.
Все
вышеперечисленное требуется для управления интеллектуальными транспортными
системами, для обеспечения эффективной работы дорог, перекрестков и
автомагистралей:
1)
Для оптимизации движения частного и общественного транспорта;
2)
Быстрого реагирования на ситуацию на дороге;
3)
Повышения безопасности движения;
4)
Недопущения всевозможных нарушений и т.д.
В
городе должен быть создан единый центр управления ИТС, куда будут в
онлайн-режиме передаваться данные с детекторов мониторинга транспортных потоков
и дорожная обстановка с фото- и видеокамер. Система должна фиксировать скорость
потока, количество автомобилей и общественного транспорта, климатические
условия, состояние трассы. В случае дорожно-транспортного происшествия (ДТП)
система должна предупреждать о затруднениях на дороге и подсказывать объездные
пути. Светофоры должны менять режимы появления сигналов в зависимости от
загруженности соседних перекрестков. При выполнении действий описанной системы
появится возможность координировать потоки в случае заторов, отменять
непопулярные маршруты и назначать новые.
Математической
сущностью ИТС является транспортная модель. Транспортная модель- это удобный и
мощный инструмент, который математически помогает описать комплексное и
системное поведение всех участников дорожного движения, моделирует транспортный
спрос, т.е. потребности человека к перемещению, поэтому нужно регулярно
производить мониторинг подвижности населения и анализировать причины поездок. С
другой стороны рождается транспортное предложение: дороги, маршрут
общественного транспорта, остановки, метро и т.д. В частности транспортный
спрос встречает предложение, которое доступно человеку, в результате появляется
модель взаимодействия и распределение потоков, следовательно, можно рассчитать
нагрузку на сеть. Зная суть, вероятные причины и логику перемещений для
миллиона человек, можно прогнозировать их действия, а это в свою очередь дает
возможность переходить к примитивному, предугадывательному управлению,
например: при ситуации (ДТП) необходимо поменять режим светофора на адаптивный,
на знаках приема информации написать «Объезжайте справа», либо отправлять
данную информацию на телефон или навигатор в реальном времени. ИТС работает с
шагом 10-15 минут, информация собирается, анализируется, предсказывается, и
управляющие импульсы уходят на выход, где находятся навигация, табло приемной
информации, автоматизированная система управления дорожного движения (АСУДД),
т.е. контроль светофоров, координация циклов, «зеленая волна».
Ключевым
вопросом ИТС является точность системы. В процессе создания и внедрения такой
технологии есть такой этап, который называется калибровка системы. Калибровка
системы подразумевает настройку параметров и получение обратной связи от
системы из реального времени и постоянно подстраивается под изменения,
происходящие в среде ИТС. Точность предсказания, куда будет двигаться поток
транспортных средств (ТС) через 10-15 минут равна 90-95 %, базовая погрешность
равна 25%.
Список литературы:
- Стешенко, В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов / В.Б. Стешенко. - Москва: Додэка, 2000. — 128 с.
- Попок, А.Ю. Проектирование цифровых устройств с использованием ПЛИС / А.Ю. Лукаш. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. – 80 с.
- DE1-SoC User Manual
Комментарии: