CC BY
23
УДК 656.13.08 А.В. Косолапое КузГТУ, Кемерово
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ В ГОРОДАХ
A.V. Kosolapov
Kuzbass State Technical University
28 Vesennyaya Ul., Kemerovo, 650000, Russian Federation
GEOINFORMATION MONITORING TRANSPORT FLOWS PARAMETERS IN CITIES
The modern system of traffic control in big and biggest cities of Russia is impossible without application of information technologies. Into architecture of a traffic control and regulation system should enter both subsystems of monitoring, and subsystem of estimation and forecast of levels of service road traffic on separate elements city's street network. Now it is just insufficiently advanced, and in many cases simply is absent, an opportunity of data gathering about conditions of movement in real time scale. With introduction in the beginning of XXI century of satellite navigation systems, used on any ground objects, the opportunity not only site definitions of separate vehicles, but also creations concepts of identification of parameters of transport flows and managements of loading city street network has appeared. It is offered on the basis of current speeds values of buses on the regular city's routes received at geoinformation monitoring, to carry out congestions identification. Using GLONASS/GPS-technologies it is possible to create traffic control centre in city, included in Intelligent transportation system (ITS).
Современная система организации дорожного движения в крупных и крупнейших городах России невозможна без применения инфо-коммуникаци-онных технологий. В архитектуру системы управления и регулирования движения должны входить как подсистемы мониторинга, так и подсистемы оценки и прогноза состояния движения на отдельных элементах улично-дорожной сети (УДС) города. В настоящее время недостаточно развита, а во многих случаях просто отсутствует, возможность сбора данных об условиях движения в масштабе реального времени. С широким внедрением в начале XXI века спутниковых систем навигации, используемых теперь на любых наземных объектах, появилась возможность не только определения местоположения отдельных транспортных средств, но и создания системообразующей концепции идентификации параметров транспортных потоков и управления загрузкой УДС.
Такая возможность ГЛОНАСС/GPS-технологий лежит в основе всё более распространяющихся по всему миру национальных интеллектуальных транспортных систем (ИТС). «Интеллектуальная» терминология используется в таких системах как признак, выводящий устаревшую систему управления дорожным движением в городах на новый уровень управляющего воздействия на транспортный поток. Применяемые сегодня системы регулирования основаны на принципе использования статических средств
регулирования движения, в лучшем случае позволяющих изменить параметры управления после возникновения сбоев в движении по УДС (к ним можно отнести, например, светофорные объекты), либо вообще не изменяющих свои параметры управления в течение всего периода работы (к ним можно отнести практически все дорожные знаки).
ИТС позволяют не только «наблюдать» текущую ситуацию практически на любом элементе УДС - перегоне улицы или перекрёстке - но и количественно оценивать и классифицировать как уровень сложности дорожного движения, так и уровень предполагаемых управляющих воздействий. И если в реальной практике применения в нашей стране ещё не нашло широкое применение технических средств регулирования дорожного движения динамически изменяющих своё семантическое содержание, то это происходит только потому, что ещё не налажена работа по систематическому мониторингу различных параметров транспортных потоков из-за отсутствия современной технической базы. Геоинформационные технологии в сочетании со спутниковыми системами навигации открывают такую возможность.
ИТС должна быть интегрирована в архитектуру управления всем городским движением, как общественным транспортом, так и транспортными средствами, выполняющими грузовые перевозки и, в большей мере, транспортными средствами индивидуальных владельцев. Такие системы позволят управлять движением в городе с позиции научного сопровождения в масштабах всего города, а не в режиме авральной компенсации локального исправления заторовых ситуаций на отдельных фрагментах УДС города.
Общим недостатком всех существующих систем сбора информации о дорожном движении является статичность, прежде всего, дислокации аппаратуры получения данных - будь то транспортный детектор любого принципа действия или появляющиеся в последнее время видеокамеры наблюдения за транспортным потоком. Какие бы технологии не использовал приёмник информации всё равно он был ограничен либо радиусом действия, либо расположением точки съёмки, неизбежно снижающими его возможности по получению глобальной информации по всему городу. В любом случае, могла получиться только разрозненная картина условий движения в локальных точках города. При этом идея всё большего развёртывания подобных детекторов на всю территорию горда непрактична из-за роста в геометрической потребности затрат на их установку, а также потребности в линиях связи и коммутационном оборудовании центров управления движением. Ещё один существенный недостаток стационарных методов мониторинга - возможность получения и тем более обработки информации только в режиме off-line. В то время как использование грамотно созданных ИТС позволяет не только получать информацию в режиме on-line, но и прогнозировать развитие ситуации как на отдельных улицах и перекрёстках, так и на всей УДС города.
Можно привести укрупнённую классификацию методов сбора данных о дорожном движении (рис. 1). В правой части рисунка приводятся начальные
элементы ИТС, называемые по устоявшейся терминологии в организации дорожного движения «плавающими» автомобилями.
Именно на таких источниках базируется система сбора информации в ИТС при сохранении всех имеющихся возможностей и преимуществ стационарных детекторов. Подсчёт интенсивности движения такими детекторами может вестись непрерывно, но только в ограниченном числе пунктов учёта в масштабах города, при этом данные обычно группируются в часовые значения. С применением ИТС может проводиться не только учёт интенсивности движения, но и других основных параметров транспортных потоков - скорости движения, уровня загрузки перегона улицы и темпа движения по этому перегону. Причём это будет производиться непрерывно на каждом участке УДС (с детализацией до 1 км), а данные будут передаваться через 20-30-секундные интервалы в зависимости от требуемой точности оценки условий движения.
Рис. 1. Классификация источников сбора данных о дорожном движении
К недостаткам традиционных методов сбора информации также можно отнести и то, что среднюю временную скорость транспортных средств (используемую для расчёта темпа движения по участку УДС) позволяют определить далеко не все типы оборудования, поэтому замеры скорости можно проводить гораздо реже, чем подсчёт интенсивности. С применением ИТС скорость измеряется непосредственно (также как и характеристики интенсивности) как и географические координаты «плавающего» автомобиля. Можно отметить, что при применении стационарных видеокамер наблюдения за транспортным потоком появляется возможность использования метода записи номерных знаков с применением технологии распознавания образов. Но такие технологии требуют строго определённого подхода в расположении таких камер и в любом случае позволяют только фрагментарно оценивать уровень функционирования УДС.
Традиционными методами обычно не возможно определить очереди на УДС, так как дискретность расположения детекторов не позволяет замерить длину собственно очереди, возникающей при транспортном заторе. Обычно не определяются по тем же причинам и задержки транспортных средств. С
применением ИТС можно идентифицировать условия движения и состояния транспортного потока, приводящие к задержкам.
Таким образом, применение сбора информации о транспортных потоках, основанного на ГЛОНАСС/ОР8-технологиях, приводит к решению многих системных проблем организации дорожного движения, всё более усложняющихся из-за роста уровня автомобилизации страны при недостаточной протяжённости и малой развитости УДС.
Являясь ведущей в мире космической державой, Россия пока не повсеместно по всей территории страны, но уже успешно использует автоматизированные радионавигационные системы диспетчерского управления и обеспечения безопасного функционирования пассажирского и городского электрического транспорта, основанные на спутниковой навигации. Более чем в 15 городах России уже развёрнуты подобные системы и накоплен многолетний опыт их эксплуатации. В частности, такая система, начиная с декабря 2003 г., успешно функционирует в г. Кемерово. Именно такие системы позволят проводить геоинформационный мониторинг параметров транспортных потоков в городах.
В основу практического создания городских ИТС закладывается идея использования в качестве «плавающих» автомобилей автобусов, выполняющих перевозки на регулярных городских маршрутах. Такие «плавающие» автомобили, включённые как в подсистему сбора информации об их местоположении и текущей скорости движения, так и в подсистему анализа текущей ситуации на УДС, позволят при налаживании упорядоченного и регулярного сбора данных не только фиксировать отклонения маршрутных автобусов от графиков движения, что является прямым назначением этой системы, но и предоставят возможность проводить мониторинг уровня загрузки маршрутной сети города. В любом городе маршрутная сеть общественного транспорта совпадет с основными магистралями и улицами общегородского значения. На других категориях улиц даже не всегда допустимо организовывать движение такого подвижного состава по ограничению числа и ширины полос движения, но и транспортные заторы возникают именно на тех высших категориях улиц, которые используются общественным транспортом. Регулярность движения по маршруту уже заложена в работу маршрутного автобуса, а значит, регулярность получения навигационной информации будет обеспечена автоматически. Согласно маршрутному расписанию транспортное обслуживание пассажиров в городах происходит на протяжении длительного периода, как правило, с 6 часов утра до 23 часов вечера. Это позволит проводить постоянные наблюдения за транспортными потоками. Таким образом, уже применяемые системы спутниковой навигации можно использовать не только в целях совершенствования организации пассажирских перевозок, но и для решения оперативных задач организации движения в городе.
Концепция общегородского центра управления дорожным движением (ЦУДД) может быть создана в следующем виде (рис. 2). В ней используется,
основанная на примере г. Кемерово на базе местной диспетчерской системы управления работой общественного транспорта, получившей название «Центральная диспетчерская служба Управления единого заказчика транспортных услуг» (ЦДС УЕЗТУ), служба сбора навигационной информации о движении всех автобусов и троллейбусов, обслуживающих муниципальные маршруты. Конечно, маршрутные автобусы и, тем более, троллейбусы занимают, как правило, крайнюю правую полосу и, получая навигационные данные только о движении по этим полосам нельзя делать выводы об условиях движения на других, соседних полосах проезжих частей улиц. Но, если при движении «плавающих» автобусов будут идентифицироваться заторовые ситуации на крайних правых полосах, то это будет означать, что и на других полосах режим движения не будет свободным.
маршрутный «тобуе
Рис. 2. Принцип работы центра управления дорожным движением
Накопив достаточную библиотеку данных о таких параметрах транспортных потоков, как скорость и темп движения, выраженные через навигационные отметки «плавающих» автобусов в разные периоды суток по различным улицам города можно прогнозировать условия движения (вплоть до заторовых ситуаций), сравнивая архивные данные с текущими, используя простой алгоритм, помещённый на рис. 3.
Рис. 3. Алгоритм использования навигационных данных
© А.В. Косолапое, 2009
