CC BY
120
Вестник Воронежского института МВД России №1 / 2015
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА
И УПРАВЛЕНИЕ
В.В. Меньших, П.В. Орехов
доктор физико-математических наук, профессор
ОПТИМИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ КОНТРОЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФОТОРАДАРНЫХ КОМПЛЕКСОВ
OPTIMIZATION MODEL OF A ROAD-TRAFFIC SAFETY CONTROL BASED ON PHOTO-RADAR COMPLEX
Предложены показатели эффективности контроля безопасности дорожного движения с возможностью использования фоторадарных комплексов и изучены возможности их оценки на основе учёта различных способов контроля. На основе этого построена математическая модель оптимизации показателей функционирования системы контроля.
The article proposes the performance criterion of a road-traffic safety control based on photo-radar complexes and gives a research of possibilities of their evaluation relying on various means of control organization. The authors present a mathematical model of criteria efficiency of a control system functioning.
Введение. Значительную роль в снижении аварийности на дорогах играют фоторадарные комплексы (ФРК), позволяющие фиксировать различные виды нарушений водителями правил дорожного движения. Современные ФРК способны выполнять большой набор задач по контролю за соблюдением правил дорожного движения [1] и могут быть интегрированы в единую систему с обработкой данных в ситуационных центрах [2]. Вместе с тем,
7
Информатика, вычислительная техника и управление
на данный момент установка комплексов не регламентирована законодательно-правовыми актами, что уменьшает эффективность их использования [1]. Это, в частности, является следствием отсутствия математического аппарата, позволяющего оценить эффективность контроля безопасности дорожного движения (БДД) как с использованием, так и без использования ФРК. Однако, учитывая, что средства, выделяемые на установку и эксплуатацию ФРК, ограничены, данную задачу нельзя решать в отрыве от задачи оптимизации функционирования всей системы контроля БДД в целом. Важно отметить, что не исчерпаны возможности применения традиционных способов контроля БДД с использованием постов дорожно-патрульной службы (ДПС); дополнительные возможности возникают при совместном использовании традиционных способов и ФРК. В связи с этим решение задачи размещения ФРК следует решать комплексно с учётом анализа возможностей размещения всех средств контроля безопасности дорожного движения с учётом выделяемых на это средств.
В настоящее время не обоснованы требования к учёту показателей эффективности контроля БДД. Например, выбор мест контроля в первую очередь определяется в зависимости от количества нарушений и, как следствие, суммы выписанных штрафов, а аварийность учитывается как второстепенный фактор. Вместе с тем, как показывает практика, участки дорог с максимальной аварийностью и максимальным количеством нарушений зачастую не совпадают. Всё это приводит к тому, что контроль БДД не позволяет в полной мере снизить количество дорожно-транспортных происшествий и тяжесть их последствий. Таким образом, эффективность работы средств контроля дорожного движения во многом зависит от правильности выбора места их размещения.
В статье рассматривается вопрос создания модели оптимизации размещения средств контроля безопасности дорожного движения с учётом вышеуказанных особенностей.
Описание системы контроля безопасности дорожного движения. Совокупность средств контроля БДД представляет собой систему взаимосвязанных элементов с единым органом управления.
Любая система управления включает в себя один или несколько объектов управления и управляющий орган [3]. В качестве управляющего органа в рассматриваемой системе может выступать, например, центр управления нарядами Г осударственной инспекции безопасности дорожного движения (ЦУН ГИБДД), который формирует управляющие воздействия (места размещения и режимы работы и т. п.) для нарядов ДПС, ФРК, которые выступают в роли объектов управления. Результаты контроля безопасности дорожного движения поступают в ЦУН ГИБДД для возможности оперативного внесения изменений в его схему. Система контроля безопасности дорожного движения представлена на рис. 1.
Одной из важнейших задач ЦУН ГИБДД является нахождение по результатам работы объектов контроля БДД оптимального варианта расположения сил и средств контроля безопасности дорожного движения с максимально высокими показателями эффективности. Вышеописанная задача относится к классу задач структурной адаптации систем управления [3], и для её решения необходимо выполнить следующие действия:
определить показатели эффективности функционирования системы контроля
БДД;
8
Вестник Воронежского института МВД России №1 / 2015
ОБЪЕКТ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТ КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТ КОНТРОЛЯ
БДД 1 БДД 2 ... БДД n
Рис. 1. Система контроля безопасности дорожного движения
определить параметры, влияющие на эффективность функционирования системы контроля БДД;
найти зависимости между показателями эффективности и параметрами, влияющими на неё;
построить математическую модель оптимизации выбора параметров в интересах повышения эффективности показателей функционирования системы контроля БДД.
Обратимся к математическому моделированию указанных действий.
Описание показателей эффективности функционирования системы контроля безопасности дорожного движения. Основным показателем эффективности функционирования контроля БДД является снижение аварийности на контролируемом участке. Показатель должен характеризовать не только количество аварий, но и тяжесть последствий дорожно-транспортного происшествия. В зависимости от степени тяжести последствий ДТП делятся на происшествия, повлекшие [4]:
1) только материальный ущерб (материальный ущерб от ДТП складывается из стоимости ремонтно-восстановительных работ при повреждении транспортного средства, грузов, дорожных и иных сооружений; затрат на выполнение функций правоохранительных органов; оказание медицинской помощи; потерь от остановки движения и т.п.);
2) только легкие телесные повреждения (телесные повреждения признаются легкими, если сопровождаются кратковременным расстройством здоровья либо незначительной стойкой утратой работоспособности);
3) телесные повреждения средней степени тяжести и тяжкие (признаками вреда здоровью средней тяжести и тяжкими являются: отсутствие опасности для жизни, длительное расстройство здоровья; значительная стойкая утрата общей трудоспособности, опасный для жизни вред здоровью; потеря какого-либо органа либо утрата органом его функций, полная утрата профессиональной трудоспособности);
4) смерть потерпевшего;
5) особо тяжкие последствия (погибло 4 и более или ранено 15 и более человек).
Обозначим Pi —P5 — количество ДТП соответствующих типов на контролируемом
участке за определённый промежуток времени. На значение показателей Pi—P5 существенно влияет схема контроля безопасности дорожного движения. Однако указанные показатели очень разнородны и их одновременная оптимизация является практически невыполнимой. Поэтому необходимо определить некоторый интегральный показатель тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий, представляющий собой свёртку показателей Pi —P5:
9
Информатика, вычислительная техника и управление
5
P = ^atPt. (1)
t=i
Для определения явного вида этого показателя используем метод Саати [5], с помощью которого ранжируем последствия ДТП по их тяжести, т. е. определим показатели at. С этой целью на основании определенных экспертами рангов тяжести последствий дорожно-транспортного происшествия строится матрица попарных сравнений относительной значимости показателей, с помощью которой определяются абсолютные значения значимости показателей at.Условимся, что следующие числа будут характеризовать сравнение тяжести последствий дорожно-транспортного происшествия:
1 — Pt и Ps имеют одинаковую тяжесть;
3 — Pt незначительно тяжелее, чем Ps;
5 — Pt значительно тяжелее, чем Ps;
7 — Pt явно тяжелее, чем Ps;
9 — Pt по своей тяжести абсолютно превосходит Ps.
С использованием этих оценок построена матрица парных сравнений предпочтений экспертов (таблица).
Матрица парных сравнений относительной значимости признаков Pt.
Pi P2 P3 P4 P5
Pi 1 1/4 1/7 1/9 1/9
P 2 4 1 1/5 1/8 1/9
P3 7 5 1 1/5 1/9
P 4 9 8 5 1 1/5
P 5 9 9 9 5 1
После проведенных расчетов получены следующие значения значимости показателей at: а1=0.024, а2=0.044, а3=0.104, а4=0.249, а5=0.577.
Ещё одним показателем эффективности является стоимость мероприятий по контролю дорожного движения. Данный показатель не является основным, но с практической точки зрения его использование обусловлено ограниченностью общего объёма средств, выделяемых на контроль БДД в регионе С. Величина этого показателя рассчитывается как разность затрат на установку и эксплуатацию способов контроля за дорожным движением Z и суммой полученных штрафов N: Z — N.
Факторы, влияющие на эффективность функционирования системы контроля безопасности дорожного движения. Значения показателей эффективности контроля безопасности дорожного движения зависят от местоположения средств контроля, а также способов контроля и/или режимов работы ФРК. Их классификация приведена на рис. 2.
Приведём описания указанных способов контроля с учётом возможностей ФРК: то: допускается на участках с наименьшей аварийностью не производить контроль за дорожной ситуацией, что обуславливается ограниченным количеством как технических средств, так и личного состава подразделений дорожно-патрульной службы;
т i: муляж — корпус ФРК, внутри которого нет устройств фиксации нарушений, устройств генерации электромагнитного излучения;
10
Вестник Воронежского института МВД России №1 / 2015
m2, устройство является одной из разновидностей муляжей, которая представляет собой визуально не наблюдаемый блок, излучающий электромагнитные волны на частоте работы фоторадарного комплекса;
тз: устройство представляет собой комбинацию из визуального муляжа и радара-имитатора;
т4: визуальная копия передвижного фоторадарного комплекса; т5: устройство, конструктивно схожее со стационарным радар-имитатором, но отличающееся только возможностью оперативной смены местоположения;
Рис. 2. Способы контроля безопасности дорожного движения с использованием
фоторадарных комплексов
т<5: радар-имитатор полностью аналогичен стационарному визуально наблюдаемому радар-имитатору, за тем отличием, что имеется возможность оперативной смены местоположения;
mz: устройство является самым распространенным способом установки — ФРК крепятся на специально изготовленные мачты над дорогами или другие объекты дорожных коммуникаций и работают в режиме реального времени;
11
Информатика, вычислительная техника и управление
ms, передвижной ФРК не зависит от инфраструктуры и не нуждается в подключении к сетям электропитания или сетям связи, в связи с чем имеется возможность установки данного устройства практически на любых контролируемых участках;
тя, стационарный пост выполняет самый широкий спектр функций, возложенных на дорожно-патрульную службу; ввиду ограниченности материальной базы и личного состава использование таких постов имеет большие ограничения;
а 10, мобильный пост ДПС без ФРК — традиционный способ контроля за дорожным движением, ограниченный численностью личного состава подразделений дорожнопатрульной службы;
mii, мобильный пост ДПС с ФРК — традиционный способ контроля, позволяющий контролировать не только нарушения, которые способен зафиксировать фоторадар, но и перечень нарушений, недоступных для электронного устройства; способ, при котором фоторадар устанавливается непосредственно в автомобиле ДПС;
mi2, мобильный пост ДПС с удаленно установленным ФРК увеличивает возможности по пресечению нарушений, зафиксированных ФРК.
При рассмотрении вариантов контроля за дорожной обстановкой стоит обратить особое внимание на способы скрытой и явной установки средств контроля. Явная установка больше подходит для муляжей фоторадарных комплексов. Связано это с тем, что подавляющее большинство муляжей относятся к визуальным и делать такие устройства скрытыми нелогично. Скрытая установка характеризуется размещением средств контроля за дорожной обстановкой в местах вне области концентрации внимания водителя. Такой способ характерен для всех видов фоторадарных комплексов и для мобильных постов ДПС.
При составлении системы контроля безопасности дорожного движения необходимо учитывать тип нарушений, который наиболее вероятен на контролируемом участке. Необходимо это делать с целью дальнейшей настройки ФРК на конкретный режим работы. Возможны следующие режимы работы фоторадара [6].
0) ФРК выключен. Данный режим характерен для стационарных фоторадаров или муляжей этих устройств.
1) Мгновенная фиксация превышения максимально разрешенной скорости. Наиболее распространенный режим, характеризующий превышение максимальной скорости непосредственно перед устройством.
2) Фиксация превышения максимально разрешенной скорости движения по расчету среднего значения. В фиксации данного нарушения задействованы как минимум 2 фоторадара. Принцип работы в том, что фиксируется время проезда контрольного участка между ФРК и при известной длине участка вычисляется средняя скорость.
3) Фиксация проезда на запрещающий сигнал светофора. В данном режиме ФРК синхронизирован с работой светофора. Фиксация нарушения происходит при пересечении номерным знаком стоп-линии.
4) Фиксация движения транспортного средства по обочине. Данный режим работы характерен для устройств, устанавливаемых в местах, в которых наиболее часто средняя скорость движения потока составляет менее 15 км/ч.
5) Фиксация движения транспортного средства по полосе встречного направления. Режим характерен для стационарных ФРК. Нарушение фиксируется при пересечении номерным знаком транспортного средства разделительной линии разметки.
12
Вестник Воронежского института МВД России №1 / 2015
6) Фиксация нарушений правил остановки или стоянки. Устройство устанавливается непосредственно в салоне патрульного автомобиля и во время движения фиксирует нарушения правил остановки и стоянки.
7) Фиксация нарушений транспортным средством правил проезда пешеходных переходов. Фоторадарный комплекс устанавливается в непосредственной близости с пешеходным переходом.
8) Учет движения транспортных средств через контролируемый участок. Данный режим работы характерен для стационарных ФРК, установленных на стационарных постах ДПС. Фоторадарный комплекс считывает государственные регистрационные знаки всех проезжающих транспортных средств и сверяет их с базами данных ГИБДД.
Математическая модель оптимизации показателей функционирования системы контроля БДД. Для описания математической модели необходимо задать все используемые в ней переменные.
М — k-й участок контроля дорожного движения;
— способ контроля дорожного движения на участке М;
Пк — все возможные способы контроля на k-м участке;
П — все возможные способы контроля;
Яу — режим работы ФРК на участке Мк;
Лк — все возможные режимы работы на k-м участке;
Л — все возможные способы контроля.
Способ контроля и режим работы ФРК на каждом участке должен быть выбран из всех возможных способов и режимов работы, допустимых для данного участка, т.е. епк с дЯу еЛ^ ел.
Обозначим xfj переменную, характеризующую способ контроля и режим работы ФРК (если он установлен) на k-м участке.
(1, если на участке Мк принят способ контроля срежимом Яу,
0, если иначе.
Причем каждому участку Мдолжен соответствовать только один способ кон-
троля дорожного движения с только одним режимом работы Яу , т.е.
12 8
11*6=^
1 = 0 у = 0
В тех случаях, когда на контролируемом участке не будет ни одного из возможных способов контроля, тогда
=
Л1_/
п 8
II
fc=0 у = 0
4у = о,
где n — количество всех возможных участков, где необходимо контролировать безопасность дорожного движения.
В этом случае в соответствии с формулой (1) показатель аварийности Р(х(у,)на контролируемом участке рассчитывается на участке Мк со способом контроля и ре-
жимом работы Яу :
5
p(xS) =1 • pt(xS),
t=i
13
Информатика, вычислительная техника и управление
где Pt(xjcj) — значение показателя Pt на участке М со способом контроля и режимом работы Ау.
Для расчета стоимости мероприятий по контролю дорожного движения в соответствии с выбранным способом контроля на участке М необходимо ввести следующие переменные:
N(xfo — сумма полученных штрафов на М контролируемом участке при выбранном способе контроля и режиме работы Ау ;
Z(xfy) — экономические затраты на установку и эксплуатацию;
В таком случае должно выполняться следующее ограничение:
п 12 8
k=1 i=0j=0
Таким образом, общая задача выбора оптимального способа контроля за дорожным движением с использованием ФРК заключается в нахождении
12 8
X* = Argmin 111 P(xfj);
k=1 i=0 j=0
п
при ограничениях:
п 12 8
SSZ^'-^-^se- (3)
k=1 i=0j=0
п8
IM IM A II о (4)
Заключение. Анализ задачи 2—5 показывает, что она относится к классу задач линейного булева программирования и может быть решена с помощью методов, описанных, например, в [7]. Однако, если количество потенциальных мест размещения средств контроля окажется большим, размерность задачи возрастёт так, что окажется необходимым использовать приближённые методы, выбор которых в зависимости от размерности задачи предполагается осуществить в дальнейшем.
Результаты решения задачи могут быть использованы в системе поддержки принятия управленческих решений при создании и поддержании с высокими показателями эффективности системы контроля безопасности дорожного движения в территориальных органах Госавтоинспекции МВД России и, в частности, в ЦУН ГИБДД.
14
Вестник Воронежского института МВД России №1 / 2015
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральная целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в 2013—2020 годах» [Электронный ресурс]. 2013-2014. — URL: http://www.fcp-pbdd.ru (дата обращения: 17.09.2014).
2. Меньших В.В., Пьянков О.В., Щербакова И.В. Моделирование информационных систем центров ситуационного управления. — Воронеж: Научная книга, 2010. — 127 с.
3. Меньших В.В., Сысоев В.В. Структурная адаптация систем управления. — М.: Радиотехника, 2002. — 150 с.
4. Госавтоинспекция МВД России [Электронный ресурс]. — М., 2007—2014. — URL: http://www.gibdd.ru (дата обращения: 18.09.2014).
5. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Радио и связь, 1993. — 278 с.
6. Крис П. Комплекс измерения скорости движения транспортных средств фоторадарный передвижной [Электронный ресурс]. 2013—2014. — URL: htpp://simicon.ru (дата обращения:15.09.2014).
7. Исследование операций / под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. — М.: Мир, 1981. — Т. 1. — 712 с.
REFERENCES
1. Federalnaya tselevaya programma «Povyishenie bezopasnosti dorozhnogo dvi-zheniya v 2013—2020 godah» [Elektronnyiy resurs]. 2013-2014. — URL: http://www.fcp-pbdd.ru (data obrascheniya: 17.09.2014).
2. Menshih V.V., Pyankov O.V., Scherbakova I.V. Modelirovanie informatsionnyih sis-tem tsentrov situatsionnogo upravleniya. — Voronezh: Nauchnaya kniga, 2010. — 127 s.
3. Menshih V.V., Syisoev V.V. Strukturnaya adaptatsiya sistem upravleniya. — M.: Radiotehnika, 2002. — 150 s.
4. Gosavtoinspektsiya MVD Rossii [Elektronnyiy resurs]. — M., 2007—2014. — URL: http://www.gibdd.ru (data obrascheniya: 18.09.2014).
5. Saati T. Prinyatie resheniy. Metod analiza ierarhiy. — M.: Radio i svyaz, 1993. — 278 s.
6. Kris P. Kompleks izmereniya skorosti dvizheniya transportnyih sredstv fotoradarnyiy peredvizhnoy [Elektronnyiy resurs]. 2013—2014. — URL: htpp://simicon.ru (data obrascheniya:15.09.2014).
7. Issledovanie operatsiy / pod red. Dzh. Moudera, S. Elmagrabi. — M.: Mir, 1981. — T. 1. — 712 s.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Меньших Валерий Владимирович. Начальник кафедры высшей математики. Доктор физико -математических наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации.
Воронежский институт МВД России.
E-mail: menshikh@list.ru
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-10.
Орехов Павел Васильевич. Адъюнкт кафедры высшей математики.
Воронежский институт МВД России.
E-mail: s.r.t@bk.ru
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-16.
15
Информатика, вычислительная техника и управление
Menshikh Valery Vladimirovich. The chief of the chair of high mathematic. Doctor of physical and mathematical sciences, professor.
Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia.
E-mail: menshikh@list.ru
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-10.
Orekhov Pavel Vasiljevich. Post-graduate cadet.
Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia.
E-mail: s.r.t@bk.ru
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-16.
Ключевые слова: показатели эффективности; фоторадарный комплекс; модель оптимизации показателей; способы контроля безопасности дорожного движения.
Key words: performance criterion; photo-radar complex; criteria efficiency model; means of a road-traffic safety control.
УДК 519.711.3:351.811
ИЗДАНИЯ ВОРОНЕЖСКОГО ИНСТИТУТА МВД РОССИИ
Лиходедов Д.Ю.
Организация безопасности персональных данных в подразделениях органов внутренних дел: учебное пособие / Д.Ю. Лиходедов. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2014. — 43 c.
В учебном пособии изложены основные положения организации защиты персональных данных в органах внутренних дел: приведено понятие и содержание персональных данных, освещены вопросы классификации информационных систем персональных данных, организации работ по обеспечению безопасности персональных данных при их обработке в органах внутренних дел, а также оценки соответствия принятых мер по обеспечению безопасности персональных данных при их обработке в информационных системах требованиям безопасности информации. Издание рассчитано на специалистов информационных центров, подразделений технической защиты информации в органах внутренних дел, а также курсантов и студентов, обучающихся по специальности 10.05.02 - Информационная безопасность телекоммуникационных систем.
16
