CC BY
20Для каждого момента времени т по формуле (21) вычисляются значения Аи(т),и = 1.^ + 1, по формуле (17) - значения погрешности Зт, а по формуле (23) осуществляется прогноз.
Прогнозирование значении хт+дг с заданной допустимой погрешностью 8.
Исходные данные: 8 - значение допустимой погрешности, N - глубина прогноза.
Для каждого момента времени т по формуле (17) находится порядок модели при котором выполняется условие 8т < 8. Затем по формуле (21) вычисляются значения
Аи(т),и = 1.£? + 1, а по формуле (23) осуществляется прогноз.
Прогнозирование значений хЛ1+Л, с заданной погрешностью и с адаптивным выбором глубины прогноза N.
Исходные данные: 3 - значение допустимой погрешности, N - глубина прогноза.
Дня каждого момента времени т по формуле (22) определяется значение максимально допустимой глубины прогноза N, при котором выполняется условие Зт <5. Значения
Аи(т),и = \.{) +1 определяются по формуле (21). Прогноз осуществляется по формуле (23).
Апробация рассмотренного в данной статье метода прогнозирования временных рядов дала следующие результаты. Качество прогноза зависит от показателей:
1) интервала сглаживания;
2) порядка модели;
3) глубины прогноза.
Наиболее интересные результаты выявились при исследовании влияния порядка модели при фиксированных интервале сглаживания и глубине прогноза. Выяснилось, что чем выше порядок модели, тем менее точен прогноз. Данный факт объясняется тем. что при вычислении конечных разностей растет накопительная ошибка.
Апробация данной модели на тестовых и реальных входных данных показала пригодность ее к эксплуатации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СИИСОК
1. Бендат Д.Ж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 540 с
2. Марпл-мя. С А. Цифровой спектральный анализ и его применение: Пер. с англ. М.: Мир. 1990. 584 с.
3. Прохоров С.А Аппроксимативный анализ случайных процессов. Самара. СНЦ, РАН. 2001. 380 с.
Статья поступила в редакцию 18 ноября 2004 г.
УДК 681.3 Т.Н. Михеева
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА.
ДИСЛОКАЦИЯ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ
В статье рассматривается экспертная система расстановки дорожных знаков на уличнодорожной сети. Экспертная система является подсистемой интеллектуальной транспортной системы, построенной на основе принципов объектно-ориентированного проектирования. Рассмотрены таксономические модели объектов на дороге и дорожных знаков, предикатные функции, регламентирующие установку дорожного знака. Описаны инструменты установки дорожных знаков на электронную карту г. Самары.
Введение
Одной из главных составляющих интенсификации развития отраслей промышленности и транспорта является внедрение прогрессивных информационных компьютерных технологий. На первый план выходит проблема создания новых методологических и инструментальных
53
средств автоматизации, развития систем управления и разработки новых конструктивных решений. Однако создание интегрированных систем автоматизированного управления техническими средствами, являющихся системами повышенной сложности, является серьезной научной проблемой. Методы и средства автоматизированного проектирования и отладки функционирования сложноорганизованных систем, к которым, безусловно, относятся транспортные системы, должны одновременно охватывать массивы информационных данных и обеспечивать оптимальное многоуровневое взаимодействие множества подчиненных сложных подсистем автоматизированного управления.
Развитые страны при организации и управлении движением и перевозками на сети автомобильных дорог все активнее применяют технологии интеллектуальных транспортных систем (ИТС). В отечественной практике реализованы и эффективно используются отдельные элементы ИТС: во многих городах функционируют автоматизированные системы управления дорожным движением, технические средства которых непрерывно совершенствуются. Анализ зарубежного опыта построения и развития ИТС, принципы их интеграции, функционирования при осуществлении грузовых и пассажирских перевозок, при управлении дорожным движением позволяет сделать вывод об их высокой эффективности и, следовательно, целесообразности использования в сети автомобильного транспорта [1,2, 3].
Развитие комплекса технических средств организации движения опережает развитие технологий управления, что обуславливает недостаточно эффективное применение дорогостоящей техники управления дорожным движением. Например, возникновение заторовых ситуаций на улично-дорожной сети (УДС) делает бессмысленным координацию работы светофорных объектов, «неоптимальное» использование дорожных знаков может привести к перегрузке транспортной сети, к увеличению транспортных задержек, ухудшению экологической обстановки. В этих условиях особое значение приобретает развитие методического обеспечения использования традиционной номенклатуры технических средств, направленного на оптимизацию загрузки элементов УДС, что создаст необходимую основу для наиболее эффективного применения автоматизированного управления. Кроме того, необходимы разработка и развитие методов, моделей, алгоритмов и прог раммного обеспечения для решения задач оптимизации маршрутов движения, распределения транспортных потоков на сети дорог в условиях применения технологий ИТС.
Технологии, реализованные в интеллектуальных транспортных системах, имеют в настоящее время более 50 различных направлений применения [4], но потенциальные возможности каждой подсистемы в отдельности при реализации ими своих функций не могут быть использованы в полной мере. Максимальный эффект может быть получен только при интеграции отдельных подсистем в единую схему.
Анализ публикаций российских и зарубежных авторов показывает, что в настоящее время интенсивное развитие получают исследования, направленные на совершенствование процессов создания управляющих информационных систем путем применения объектно-ориентированных методов проектирования, которые позволяют учитывать особенности объектов автоматизации сложных технических систем с использованием структуризации и межсистемного взаимодействия их элементов.
Объектно-ориентированное проектирование [5, 6] интегрированных систем автоматизированного управления транспортно-технологическими процессами предоставляет возможность минимизировать или полностью отказаться от этапа стендовых испытаний, которые требуют применения натурных имитаторов, характеризующих оборудование управляемых и управляющих объектов и обеспечивающих возмущающие дестабилизирующие воздействия (операторские посты и т.п.). Технология компьютерного проектирования таких систем включает в себя спецификацию задачи исследования, конструирование информационного образа задачи в памяти компьютера, имитационный эксперимент с моделью задачи, анализ результатов эксперимента и, при необходимости, их оптимизацию.
Таким образом, возникает потребность в разработке объектно-ориентированной технологии проектирования интегрированной системы автоматизированного управления транспортнотехнологическими процессами. Технология должна предоставлять пользователю-непрограммисту предметно-ориентированные средства спецификации моделей; обеспечивать снижение трудоемкости и улучшение качества построения систем управления; проведение имитационных экспериментов, анализ их результатов; возможность принятия решений в условиях изменяющегося окружения.
1. Модель предметной области «Организация дорожного движения и перевозок»
Интеллектуальная транспортная система (ИТС), разрабатываемая в СГАУ, построена на основе принципов объектно-ориентированного проектирования. И'ГС предназначена для решения всех видов транспортных задач, включая управление транспортными потоками и перевозками. ИТС представляет собой комплекс интегрированных средств на основе высоких технологий, искусственного интеллекта, методов моделирования транспортных процессов, программного обеспечения, организации информационных потоков в реальном режиме времени. Реализация гибкой технолог ии компьютерного проектирования осуществляется на основе объектноориентированного подхода как наиболее соответствующего особенностям этой технологии [7, 8].
В качестве методологической и информационной основы в работе используется метод расслоения свойств (наследования свойств) [5, 6]. Это позволяет построить общую модель предметной области «Организация дорожного движения и перевозок», систематизирующую всю проблематику проектирования ИТС. Метод расслоения имеет эквивалент в области построения технических систем в виде метода послойного проектирования, обеспечивающего структурность. надежность и способность к эволюции.
Модель предметной области (ПО) Mjjq представляется тетрадой объектноориентированных моделей: Mjjo=< Мудс, МТП» А/ ТС ОДД> МуТП>> где Мудс ~ модель улично-дорожной сети, Л/777 - модель транспортного потока (ТП), МтСОДД модель технических средств организации дорожного движения (ТСОДД), Л/у/77 ~ модель управления транспортным потоком. Эти модели отражают различные аспекты структуры и функционирования ИТС и наполнены классами объектов, полученных в результате декомпозиции ПО. Регламент межклассовых отношений устанавливают таксономические модели классов - модели наследования [5, 6, 8J. Такие модели основаны на отношении обобщения и определяются иерархической структурой дерева. Дерево строится на основе простого связного графа путем ориентации его вершин — классов ПО в соответствии с правилами, определяющими отношения непосредственного и опосредованного обобщения. В корнях дерева размещаются родовые классы, представленные универсальными свойствами ПО, в листьях - классы, обладающие полным набором предметно-ориентированных свойств этой области.
1.1. Модель улично-дорожной сети
При построении модели улично-дорожной сети выделены стандартно описываемые элементы участки дороги: линейные участки дороги - перегоны, перекрестки дорог, пешеходные переходы и железнодорожные переезды (9, 10]. Дтя описания УДС с несколькими полосами движения (с учетом движения по ним ТП) дополнительно введены объекты: ребро и узел. Таким образом, модель УДС описывается триадой: Мудс = (Uch, Node, Edge), где Uch - класс участков; Node - класс узлов; Edge - класс ребер.
На рис. 1 приведен пример таксономического дерева, определяющего модель класса «Объект_на_Дороге»
{Traffic Object). Этот класс является родовым классом, его использование позволяет проектировать схемы дислокации различных объектов на УДС. Объекты класса специфицируются следующими основными характеристиками (полный набор свойств класса содержит около 20 наименований): тип дорожного объекта
(TypeObject); место установки объекта (Coord); метод вычисления расстояния на электронной карте от начала ребра до дорожного объекта (Distance).
Совокупность этих факторов определяет имманентные свойства класса «Объ-ект_на_Дороге»: Р(Объект на_Цороге) = (TypeObject, Coord, Distance).
Объект класса «Объект_на_Дороге» конструируется следующим образом:
V объект на дороге | объектнадороге is а Объект_на_Дороге con of (TypeObject, Coord, Distance) I (typeobject is_a TypeObject), (coord is_a Coord), (distance is_a Distance).
Таксономическая модель класса «Объект_на_Дороге» будет выглядеть следующим образом: X, Y *) Coord: TypeObject, Coord. Distance *) Объект на_Дороге. Символ «*)» обозначает
55
Рис. 1. Таксономическое дерево класса «Объект на Дороге»
отношения обобщения (А*)В => А обобщает В, В наследует свойства A); «is а» - является объектом класса; соп оf отношение «состоит из».
Модель класса «Объект_на_Дороге» с учетом этих построений будет определяться следующим таксономическим деревом (рис. 1). Построенная таксономическая модель характеризуется наличием 4 родовых классов и 4 множественных наследников.
На модели УДС введем отношение расположенности is_located.
• V node е Node, V uch е Uch node is located uch <=> node e uch;
• V edge e Edge, V uch e Uch, edge is located uch <=> edge - (a, ft) n a is located uch n /? is located uch;
• V traffic object € Traffic Object, V uch e Uch, traffic object is located uch <=>
(traffic object.X, traffic object. Y) e uch;
• V traffic object e TrafficObject, V edge e Edge, traffic object is located edge О 3 uch e Uch:
traffic object is located uch n edge is located uch
Traffic_object действует в направлении движения, определяемом edge.
Дня класса «Участок» (Uch) введем отношение «следующий» (is next).
■ V со, ц/ е Uch, со is next ц/ <=> Б a, ft е Node: a is located со п (i is located ц/ п (a, р) е Edge; Для замкнутого описания данной модели УДС введем следующие аксиомы.
Аксиомы неотделимости'.
• V со е Edge Б! uch е Uch : со is located uch;
• V со е Traffic Object Б! edge е Edge: со is located edge.
Аксиома соединения:
• V a e Node Б! {со, у/} cr Uch: a is located con a is located у/.
Аксиомы уникальности:
■ V со, ц/ e К. К е {Node, Edge, Uch, Traffic Object}
со пит * i//. num.
В дополнение к модели УДС введено множество улиц Street. Улицей называется упорядоченная совокупность участков {uchif, uchj е Uch, i=l,2,...,n, uchj+j is next uch/.
1.2. Модель дорожного знака
Разновидностью объектов, расположенных на улично-дорожной сети, являются дорожные знаки [11, 12]. Они применяются на автомобильных дорогах для организации движения по принятой схеме и обеспечения его безопасности. Дорожные знаки классифицируют по информационно-смысловому содержанию, а также по ряду других признаков, связанных с особенностями их конструктивного исполнения. Конвенция о дорожных знаках и сигналах 1968 г. подразделяет знаки по информационно-смысловому содержанию на предупреждающие, обязательного предписания и указательные. В рамках этих рекомендаций, а также с учетом материалов дополнительного Европейского соглашения 1971 г. в России приняты семь групп дорожных знаков: предупреждающие, приоритета, запрещающие, предписывающие, информационно-указательные, сервиса, дополнительной информации (таблички). В целях быстрого и надежного восприятия знаки характеризуются определенными формой, размером и цветом фона, зафиксированными в ГОСТ 10807-78 «Знаки дорожные. Общие технические условия». В силу сложившейся традиции предупреждающие знаки (за редким исключением) имеют форму треугольника. запрещающие и предписывающие - круга, информационно-указательные и сервиса
- квадрата или прямоугольника. Знаки приоритета могут иметь одну из перечисленных форм.
Объекты класса «Дорожный знак» {Traffic_Sign) специфицируются следующими характеристиками.
1. Тип дорожного знака (TypeSign).
2. Дата монтажа (Date_On)\ формат представления - ГГ.ММ.ДД.
3. Дата демонтажа (Date_Off)\ формат представления - ГГ.ММ.ДД.
4. Участок дороги, на котором установлен знак (Uch).
5. Координаты установки объекта (Coord).
6. Расстояние от начала дуги до дорожного знака (Distance).
Совокупность этих факторов определяет имманентные свойства класса «Дорожный знак»: Р(Дорожный знак) = (TypeSign, DateOn, Date Off, Uch, Traffic Object).
Объект класса «Дорожный знак» конструируется следующим образом:
V дорожныйзнак | дорожныйзнак is_a Дорожныйзнак conof ( TypeSign. Date On, Date Off, Uch, Traffic_Object)\ (typesign is a TypeSign). (uch is a Uch), (Date On is a Date), (Date Off is_a Date), (traffic object is a Traffic Object). Объекты класса «Дорожный знак» являются наследниками класса «Объект на_Дороге».
Таксономическая модель класса «Дорожный знак» будет выглядеть следующим образом: Date *) Date On, Date Off; X, Y *) COORD; UchPropj ... UchPropn *) Uch; Num *) TypeSign; TypeSign. Uch. Date On, Date Off, Traffic Object *)Дорожный Знак.
Модель класса «Дорожный знак» с учетом этих построений будет определяться таксономическим деревом (рис. 2). Построенная таксономическая модель характеризуется наличием п+3 родовых классов, одного единичного и пяти множественных наследников (л - количество свойств класса «Участок»). Класс объектов TypeSign на основе единичного наследования имеет класс Ыит - уникальный номер дорожного знака согласно ГОСТ 10807-78.
2. Экспертиза установки дорожного знака на УДС
Среди задач экспертизы, решаемых в рамках ИТС, есть задача контроля правильности установки того или иного технического средства организации движения на улично-дорожной сети города [11, 13, 14, 15, 16]. Экспертные системы, являясь разновидностью интеллектуальных систем, предназначены для исследования предметной области, используя при этом знания и процедуры вывода для решения задач, являющихся трудными для людей-экспертов. Класс решаемых задач характеризуют объектно-ориентированные методы, используемые в экспертной системе для решения задач управления транспортными потоками. Объектно-ориентированное программирование облегчает практическое использование логических моделей в экспертных системах за счет присутствия в языках программирования механизмов абстракции, таких как агрегация, таксономия, наследования свойств. Объектная направленность языков представления знаний усиливает практическую выразительность логических моделей, так как неформальное описание ПО эксперты выполняют в терминах объектов, их связей и динамики развития.
Экспертная система ИТС позволяет провести анализ возможности установки ТСОДД и их компоновки с существующими согласно ГОСТ 23457-86 «Технические средства организации дорожного движения. Правила применения» [11]. Большинство этих правил формулируется следующим образом: «Знаки 1.3.1 «Однопутная железная дорога» и 1.3.2. «Многопутная железная дорога» должны устанавливаться перед всеми железнодорожными переездами без шлагбаума соответственно через железную дорогу с одним или двумя и более путями. При наличии на переезде светофорной сигнализации знаки 1.3.1 и 1.3.2. должны устанавливаться на одной опоре со светофором, а при ее отсутствии - на расстоянии не менее 20 метров от ближнего рельса». Подобная формулировка делает невозможным замкнутую реализацию экспертной системы. Вышеприведенный пример, а также другие правила ГОСТ 23457-86 обнаруживают некоторые необходимые условия.
- Экспертная система должна иметь возможность получить сведения о железнодорожных переездах, светофорных объектах, пешеходных переходах, количестве полос на проезжей части, наличии сведений о перекрестах и т.д.
UchPropi \JchProp„ Num Traffic Object Date
Daiejrff
P и с . 2. Таксономическое дерево класса «Дорожный знак»
- Необходима возможность измерения расстояния между соседними близлежащими объектами ПО.
- Требуются сведения о расположении нескольких дорожных знаках и светофорах на одной опоре.
В основе любой логической модели лежит формальная система, описываемая четверкой вида: М = <Ob, R, Ах, F>. Множество ОЬ есть множество объектов различной природы из ПО. Множество R есть множество синтаксических правил, с помощью которых из элементов ОЬ конструируются синтаксически правильные совокупности. В множестве синтаксически правильных совокупностей существует подмножество аксиом - Ах. Множество F есть множество правил вывода. Применяя их к элементам Ах, можно получить новые синтаксически правильные совокупности, к которым снова можно применить правила из F. Для представления математического знания при построении логических моделей используют логические формализмы - исчисление предикатов, которое имеет ясную формальную семантику и операционную поддержку - разработанные механизмы вывода.
Проведенная формализация нормативных правил установки ТСОДД позволила построить предикатные функции Ft допустимости установки дорожного знака /-того типа на участок дороги sj для каждого типа знака
Fj(Sj(A))->B \SjeS,
где Fj - правило установки /-того знака на участок УДС sj,; S - множество участков УДС; А -множество атрибутов участка, на который устанавливается знак; В - булево множество; Z -множество номеров (типов) дорожных знаков.
V/ € Z существует функция Fi (sj ) такая, что
г 1, если установка знака типа / на участок sj допустима Fi(sj) I 6 S -j ГОСТом 23457-86;
^ 0, если установка недопустима.
В результате формируются два непересекающихся подмножества множества (Jq и L7/, таких, при которых
VS е Uij. Fi(S)=l VBelj(). Fj(B)=0 Ц*0 ulfij- U IflO п1Л i = 0
Множество U1 j является множеством участков, на которых может быть дислоцирован дорожный знак /-того типа. Если участок S, на который производится установка знака /-того типа, принадлежит множеству LP], то установка считается допустимой.
Например, для установки знака 3.19 «Разворот запрещен» построенная предикатная функция имеет вид
f3.19(A) - (NEXT.Type="riepeKpecmoK")(NEXT. IF Tum Zone =0), где NEXT- следующий по направлению движения транспортного средства участок УДС, Туре и аЗб - атрибуты участка. Туре - тип участка, IF Turn Zone - признак, характеризующий наличие на участке зоны для разворота.
Для знака 5.5 «Дорога с односторонним движением»:
f5.5(A) = ((NEXT.Rows_Back=0)v(NEXT.Rows_Dir=0))A
a((PREV. Туре- ’Перекресток ") v (Rows_Back<>0)(Rows_Dir<>0)), где Rows Dir - рядность в прямом направлении; Rows Back - рядность в обратном направлении.
Для знака 1.8 «Светофорное регулирование»: f 1.8(A) = (NEXT. lf_Signal =l)(NEXT.Type="nepeKpecmoK")/\((If_City =l)(Sv<J00)v
v( IfCity =0)).
где Sv — расстояние видимости на участке, If City - расположение участка (вне населенного пункта, в населенном пункте), If_Signal - наличие светофорной сигнализации.
Dlina Uklun (Slope) = <
Знаки сервиса и дополнительной информации можно устанавливать на любом участке дороги, т е. они имеют функцию допустимости, равную единице: f(...) = 1 .
Для вычисления значений функций допустимости установки дорожных знаков используются некоторые вспомогательные функции. Они предназначены для определения свойства некоторого участка улицы, на которой расположен данный участок.
NEXT.а - значение свойства а следующего участка;
LAST.a- значение свойства а последнего участка;
FIRST.а — значение свойства а первого участка;
ANY.а - объединение значений свойства а всех участков;
|А| - улица, пересекающая данную улицу на участке А; г 80 м. при Speed<30 100 м, при Speed= 40 120 м, при Speed= 50 Speed Visible(Speed) = •( 150 м, при Speed= 60
200 м, при Speed=$0 280 м, при Speed=\00 ,350 м, при Speed> 120
- расстояние видимости при движении со скоростью Speed;
Distance(AI\'um.B.Num) - расстояние между участками А и В, м;
'600 м, при SLope<40°
450 м, при SLope-50°
350 м, при SLope=60°
300 м, при SLope=70°
270 м. при SLope>80°
Nearest Sign_Disumce(SNUM,A.Num) — расстояние от участка А до ближайшего знака типа SNUM по улице, на которой расположен участок А, м.
Некоторые из используемых свойств являются атрибутами класса ребер (Edge). Однако так как установка знака производится с указанием определенного ребра, и ребро однозначно определяет участок, то можно принять в обозначениях упрощение - считать используемые атрибуты атрибутами класса участок.
Для применения предикатных функций координаты того или иного дорожного знака должны быть определены с точностью 10-25 метров. Подобная точность достигается визуальной установкой дорожного знака, что позволяет пользователю «привязать» место установки к существующим перекресткам, домам, железнодорожным переездам, иным географическим объектам, а также применить относительное позиционирование.
Так как класс ((Дорожный знак» (Traffic Sign) является прямым наследником класса «Объект на^Дор(,ге», к объектам этого класса применимы аксиомы состояния.
Аксиома допустимости:
V s е Traffic Sign / s(Num)#0 п s(TypeSign)*0 п s(Uch_ID)x0 п s(Coord)#0 п s( Distance )*0
Аксиома уникальности:
Vsj.si е Traffic Sign / S]*S2 =>sj(Num) #s2(Num).
Согласно аксиоме допустимости имеем s(Uch 1D)*0, Vse Дорожный знак, т.е. дорожный знак не может существовать вне какого-либо участка УДС. Таким образом, при добавлении нового дорожного знака на УДС города необходимо определить вхождение участка, на который производится установка знака, во множество участков, на которых может быть дислоцирован дорожный знак данного типа. Критериями допустимости установки дорожного знака на конкретный участок являются нормативные правила, приведенные в ГОСТ 23457-86.
После рассмотрения всего набора дорожных знаков определено множество свойств участков УДС, на значения которых могут накладываться ограничения нормативными правилами и которые будут фигурировать в качестве независимых переменных в функциях допустимости. Эти признаки вошли в набор имманентных свойств объектов класса «Участок».
Рассмотрим некоторые признаки и множества их значений подробнее.
аЗ - количество переездов и расстояние до переезда;
а32 - выезд из леса, поля, гаражей, бензоколонки;
District Group ID - принадлежность участка административному району;
If Artificial Lighting - наличие искусственного освещения;
If Barrier - наличие шлагбаума на переезде;
If_City - расположение участка (вне населенного пункта, в населенном пункте);
If Lighting - наличие стационарного освещения на участке;
If Railway Crossing - наличие ж/д переезда;
RowRevers - количество рядов в обратном направлении;
Safety Factor — коэффициент безопасности;
Type ID — номер типа участка в справочнике (пешеходный переход, разводной мост, выезд на берег, тупик, тоннель, выезд с прилегающей территории);
Дислокация нового дорожного знака на участке УДС производится интерактивно. Работа экспертной системы возможна в двух режимах: рекомендательном, когда выдается предупреждение о недопустимости установки знака, и запретительном, когда некорректная установка заблокирована.
3. Программная реализация экспертной системы
При программной реализации экспертной системы использовались визуальные средства формирования схем организации безопасности дорожного движения. На базе существующей геоинформационной системы г. Самары в среде Maplnfo 6.5 создан набор инструментов, позволяющий использовать технологию Drag and Drop для разработки дислокации объектов «Дорожные знаки», содержащий функции: «Установить знак», «Удалить знак», «Переставить знак», «Информация о знаке» и «Настройки» (рис. 3). Данные о дорожных объектах заносятся в две базы данных: в таблицу во внутреннем формате Maplnfo и общую интегрированную базу в формате InterBase. Подобное разделение служит основой для применения технологии Client-Server. Инструментарий редактирования и таблица Maplnfo в данном случае играют роль клиента. Таблица содержит информацию, необходимую для отображения дислокации объекта на карте. Таким образом, действия, связанные с переносом, поворотом и т.п. объектов, т.е. визуальным редактированием схемы организации дорожного движения, могут выполняться над данными только этой таблицы, не затрагивая интегрированную базу. Это позволяет оптимизировать процесс редактирования. В решении задачи экспертизы она играет роль сервера, который поставляет более подробные данные о каждом из установленных объектов, а также их взаимодействии с другими составляющими УДС города.
О, иначе.
0, один переезд либо расстояние до переезда < 50 м.
1. если Safety Factor < 0.6;
0, если Safety Factor >0.6.
1, выезд из леса, поля, гаражей, бензоколонки;
1, переездов > 1 и расстояние до переезда > 50 м;
0, иначе
0, если Crossing Distance < 20 м
1, если 20 м < CrossingDistance < 50 м
2, если Crossing Distance > 50 м
1, если на участке есть стационарное освещение
1, если есть ж/д переезд со шлагбаумом
0, иначе
Рис. 3. Отображение дорожных знаков на карге г. Самары
При проектировании базы данных использовалась трехуровневая архитектура (инфологи-ческий, даталогический и физический уровни) с применением методологии быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). Такая архитектура обеспечивает независимость хранимых данных от использующих их программ. Это позволяет развивать систему баз данных без разрушения существующих приложений. При разработке даталогической и физической модели базы данных использовалось CASE-средство ErWin 3.5.2 фирмы Logic Works. Эта среда проектирования баз данных обеспечивает моделирование данных по методу 1DEF1 и генерацию схем баз данных (на языке SQL) для наиболее распространенных систем управления базами данных (Oracle. Sybase, Interbase, Informix и др.). Для реализации клиентской части применялась объектно-ориентированная среда Delphi5. Данная среда является оптимальной по причине ее ориентации на создание Windows-приложений, а также на работу с базами данных всех наиболее популярных типов. Формирование отчетов осуществляется с помощью средства QuickReport 2.0 корпорации Borland Inc. Данное средство выбрано как одно из самых популярных средств быстрого программирования, а также благодаря возможности адаптации к любой операционной платформе.
По методу 1DEF1 построены функциональная и информационная модели данных, эквивалентные реляционной модели в третьей нормальной форме. Кроме того, при проектировании произведена нормализация структуры базы данных. Важность нормализации состоит в том, что она позволяет разбить большие отношения, как правило, содержащие большую избыточность информации, на более мелкие логические единицы, группирующие только данные, объединенные «по природе». В результате получегга концептуальная модель базы данных, которая гарантирует непротиворечивость и целостность данных.
Правила хранятся в базе данных в виде шаблонов реляционных запросов. При работе системы выбранное правило динамически связывается с конкретным участком дороги. Значения аргументов заполняются конкретными значениями признаков данного участка. Происходит формирование SQL запроса и его исполнение на базе данных участков улиц. Если результатом злпроса явился выбранный участок, то считается, что он удовлетворяет правилам установки данного знака.
Разработанная система установки дорожных знаков в комплексе с другими подсистемами выполняет следующие основные функции:
1. Jaffe R S. The US National ITS Architecture. Part 2 - Definition // Traffic technology international, Aug/Sept, 1996. P 58-64.
2. Miles J. Urban traffic control meets Intelligent Transportation System // Traffic technology international. Annual Review, 1998. P 44-54.
3. Кочерга В Г.. Зырянов И В . Коноплянко В.И. Интеллектуальные транспортные системы в дорожном движении. Ростов н/Д: РГУ.2001. 108 с.
4. Артынов А Н , Кондратьев Г.А Управление взаимодействием транспортных систем. М.: Наука, 1986. 197 с.
5. Budd Т. An Introduction to Object-Oriented Programming. 1997. 467 с.
6. Буч Г Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++ / Пер. с англ. СПб.: Невский диалект. 1999. 560 с.
7. Искусственный интеллект. В 3-х кн. Кн.2. Модели и методы: Справочник / Под ред. Д.А.Поспелова. М.: Радио и связь, 1990. 304 с.
8. Михеева Т.И., Михеев С'.В. Модели наследования в системе управления дорожным движением // Информационные технологии, 2001. № 7. С. 50-54.
9. Михеева Т И. Большаков А С. САПР улично-дорожной сети города II В кн.: Развитие инновационного потенциала отечественных предприятий и формирование направлений его стратегического развития. Труды Всероссийской науч.-практ. конф. Пенза: МНИЦ. 2003. С. 100-102.
10. Михеева Т.Н.. Михеев С.В . Чугунов И.А Автоматизированная информационная система «Улично-дорожная сеть города» // В кн.: Безопасность транспортных систем: Матер. Всероссийской конф. Самара, 2002. С. 265-268.
11. ГОСТ 23457-86 Технические средства организации дорожного движения. Правила применения. М.: Издательство стандартов, 1987. 65 с.
12. Кременец Ю.А Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1999. 255 с.
13. Клинковштейн Г И Организация дорожного движения. М.: Транспорт, 1982. 240 с.
14. Михеев С.В, Михеева Т.Н., Золотовицкий А.В. Автоматизированная система контроля и управления дорожным движением IIВ кн.: Математика. Компьютер. Образование. Дубна: МГУ, 2000. С. 207-214.
15. Михеева Т И. Журавлев Д.Ю. Автоматизация расстановки дорожных знаков на модели уличной сет и юрода II Математика. Компьютер. Образование: Тез. докл. VIII междунар. конф. Москва: Прогресс Традиция. 2001. С. 71.
16. Михеева Т.Н.. Калугин Н А.. Калугин А Н. Система мониторинга дислокации знаков дорожного движения // Вест-н. Самар, гос. аэрокосмического ун-та. Самара: СГАУ. 2003. С. 35-39.
Статья поступила в редакцию 18 октября 2004 г
УДК 519.711.3 А. И. Никонов
ВИДЫ КОМПОНЕНТОВ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СХЕМ - МОДЕЛЕЙ ДЕЙСТВИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Выявлена совокупность основных видов, образуемых составными частями схемно-параметрических средств, которые отображают моделируемые процессы - оригиналы технического характера.
Наличие структурированности любого процесса технического характера [1] позволяет выделить в нем действие входных и выходных величин, а также присутствие составных частей -процессных модулей, блоков с собственными входами-выходами, играющими роль промежуточных величин данного процесса. Все упомянутые величины в общем случае являются зависимыми от времени I. Соответственно, знаковая модель процесса должна содержать средства, изображающие его входные, промежуточные, выходные величины, а также зависимости между ними. Мри необходимости в её рамках должны содержаться указания на характер самой методики модельного представления оригинала.
По мере роста возможностей средств, отображающих действие технических объектов на компьютерной основе, все более весомым становится практическое значение модельной схематизации, одно из перспективных направлений которой связано с исследованиями и разработками параметрических (операционно-параметрических) структурных схем [2-8]. В настоящей работе представлены результаты видового подразделения компонентов параметрических структур, согласующегося с определенными признаками физических аналогий, системной сущности их оригиналов, а также вопросы модельного взаимодействия выделенных компонентных видов.
