CC BY
60
ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
УДК 656.13.053
ОПЫТ РАБОТЫ С ТЕЛЕМАТИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ЗА РУБЕЖОМ, ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УКРАИНЕ
С.В. Мироненко, доцент, к.т.н., С.А. Лавренчук, инженер,
Одесский национальный политехнический университет
Аннотация. Рассмотрен опыт практического использования телематических систем на транспорте в Европе и США. Сделаны выводы по поводу возможности использования зарубежного опыта работы с телематическими системами на транспорте в Украине на примере города Одессы.
Ключевые слова: телематические системы, TFIS, ITS, АСУДД.
ДОСВІД РОБОТИ З ТЕЛЕМАТИЧНИМИ СИСТЕМАМИ ЗА КОРДОНОМ, ПЕРСПЕКТИВИ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ В УКРАЇНІ
С.В. Мироненко, доцент, к.т.н., С.О. Лавренчук, інженер,
Одеський національний політехнічний університет
Анотація. Розглянуто досвід практичного використання телематичних систем на транспорті в Європі та США. Зроблено висновки щодо можливості використання зарубіжного досвіду роботи з телематичними системами на транспорті в Україні на прикладі міста Одеси.
Ключові слова: телематичні системи, TFIS, ITS, АСУДР.
EXPERIENCE WITH TELEMATICS SYSTEMS ABROAD, PROSPECTS OF ITS
USE IN UKRAINE
S. Mironenko, Associate Professor, Doctor of Technical Science,
S. Lavrenchyk, engineer, Odessa National Politechnic University
Abstract. Review of the experience of the practical use of telematics systems for transport in Europe and the U.S. Conclusion regarding the possibility of foreign experience with telematic systems in the example of Ukraine Odessa.
Key words: telematic systems, TFIS, ITS, ATCF.
Введение
Одним из показателей экономического развития страны является обеспечение эффективной перевозки пассажиров и грузов. Постоянно растущие производственные мощности обеспечиваются либо благодаря развитию сети дорог, либо повышению эффективности их использования. В развитых странах первое решение является неэффективным, ввиду экологически вредного воздействия на
окружающую среду около создаваемых дорог, а также из-за высоких капиталовложений. Помимо этого, интенсивное развитие транспортной сети в городах является невозможным и с урбанистической точки зрения. С другой стороны, хорошо работающие системы управления дорожным движением позволяют регулировать транспортные потоки в застроенных районах и в пригородных незастроенных зонах, тем самым используя весь потенциал существующей маршрутной
сети, а также существенно уменьшая влияние количества дорожно-транспортных происшествий (ДТП) и их последствий на функционирование транспортной системы города.
Анализ публикаций
Повышение эффективности использования дорог является основной задачей, выполнение которой позволит обеспечить надлежащий уровень безопасности, удобства и экономичность перевозок с наименьшим воздействием на окружающую среду. Выполнение данной задачи возможно только при широком применении на транспорте современных систем телематики (интеллектуальных систем), что характерно для экономик ведущих стран мира. Применение таких систем на транспорте позволяет значительно повысить эффективность и безопасность работы транспорта, обеспечить обслуживание пользователей транспорта на более высоком уровне.
Приоритетными направлениями использования телематических систем являются повышение пропускной способности транспортной сети и безопасности участников дорожного движения [1].
В связи с развитием транспортной телематики управляющая транспортная система городов (УТСГ) не является только системой управления транспортными потоками на перекрёстках с помощью светофоров. УТСГ может быть оборудована другими системами и устройствами; например, информационные дисплеи, наряду с коммуникацией, дают водителям возможность выбирать варианты маршрута движения, при этом особое внимание должно уделяться устранению последствий дорожно-транспортных происшествий, заторов и др.
Одним из реализованных больших европейских проектов для управления транспортными потоками большой городской территории был мюнхенский проект COMFORT (1991 г.). Это был первый проект, координирующий управление движением транспортных потоков в центре города с учётом планирования сети автомагистралей в пригородной зоне. Управляющие алгоритмы оценивали уровень состояния транспортного потока, оптимизировали работу светофоров, прогнозировали развитие транспортной нагрузки и перена-
правляли транспортные средства из области, в которой имели место частые заторы.
При анализе проекта COMFORT было отмечено, что:
- начальные капиталовложения окупились менее чем через два года, только благодаря уменьшению количества ДТП;
- количество наездов уменьшилось на 35 %;
- количество ДТП с ранеными уменьшилось на 30 %;
- количество погибших уменьшилось на 31 %.
Цель и постановка задачи
Цель - анализ существующих систем управления транспортными потоками и разработка рекомендаций для применения в Украине.
Анализ транспортных сетей
Для основного управления транспортными потоками могут быть использованы сигналы транспортных датчиков, установленных в транспортных узлах. Однако для интегрированной телематической стратегии управления транспортными потоками в городских сетях требуются более подробные данные о ситуации в сети, что было продемонстрировано в проектах QUARTET PLUS и EURO-SCOPE. В контексте широко принятой концепции «управления мобильностью» и взаимосвязи между мониторингом и управления движением транспортными потоками данные проекты на практике испытали новые системы, основанные на видеодетектировании, т.е. использовании в качестве датчиков стационарных камер. В данных проектах впервые на практике были испытаны новые алгоритмы для определения времени движения, скорости по полосам движения и в сети и алгоритмы для определения пунктов отправления и пунктов назначения. Особенно важными для транспортной информационной системы являются данные по пунктам отправления и назначения. В рамках проектов также проходило тестирование алгоритмов прогноза, которые могли бы использоваться для краткосрочных (1-20 мин), среднесрочных (11-12 часов) вплоть до долгосрочных прогнозов (1-2 дня). Оба проекта помогли выявить неточности и ограничения, которыми характеризуются прогнозы параметров функционирования транспортной сети, и определили направления дальнейшего развития, одним из которых является использование данных,
получаемых от ходовых лабораторий, движущихся в транспортном потоке («плавающий» автомобиль) - проект CAPITALS. Понять сложные условия в сети помогли и работы в рамках проекта VERA.
Частной, но очень важной областью использования результатов анализа данных является фиксирование (обнаружение или детектирование) мест возникновения ДТП.
Своевременное обнаружение происшествий может начать процесс проведения необходимых мероприятий, включающих стратегию управления транспортным потоком в данной ситуации, информирование водителей о ситуации, а также оперативную реакцию служб спасения. В рамках проекта IN-RESPONSE, помимо детектирования происшествий, была разработана и модель прогнозирования дорожно-транспортных происшествий.
Автоматическое определение мест дорожно-транспортных происшествий
Тематикой нескольких европейских проектов было управление ликвидацией последствий ДТП. Речь шла о модифицированных проектах управления транспортными потоками в городах UTC (Urban Traffic Control), которые с помощью специальных модулей обеспечивали детектирование происшествий и их влияния на движение транспортных потоков. Такие проекты, как IN-RESPONSE и IN-EMERGENCY, демонстрировали разнообразие технических средств, включая быстродействующие системы предупреждения, предназначенные для служб спасения, и инструменты принятия решений операторами службы спасения.
Информация и навигация
Системы для информирования водителей с помощью бортовых блоков или управляемых дорожных знаков и дисплеев, которые расположены вдоль дорог, имеют постоянно возрастающее значение для управления транспортными потоками. Информация о возможных проблемах значительно уменьшает заторы, благодаря тому, что водитель информирован и может выбрать другие варианты движения или подходящую стоянку или парковку.
В своё время такие системы, как TFIS (Traffic Flow Information System - информационная
система с воздействием на транспортный поток), часто использовались в разных европейских проектах.
Использование информационных и навигационных систем можно показать на примере следующих городов [2]:
- Бристоль (CONCEPT) - TFIS для лучшего использования системы Park and Ride;
- Брюссель (CAPITALS) - TFIS как составная часть вышестоящей системы управления транспортными потоками в тоннелях на внутреннем кольце города;
- Лондон (CLEOPATRA) - определение влияния TFIS, при выявлении мест ДТП, на выбор водителями пути движения по сети дорог и эффективность транспорта в сети;
- Лион (CLEOPATRA) - информационная стратегия для TFIS в автоматическом режиме при использовании данных, полученных на основе измерений, проводимых по сети дорог;
- Мюнхен (TABASCO) - TFIS для лучшего использования системы Park and Ride;
- Пирей (COSMOS) - стратегия изменения направления движения транспортных средств в районе морского порта;
- Саутгемптон (EUROSCOPE) - интегрирование влияние мест ДТП и управления стоянками;
- Тулуза (CLEOPATRA) - стратегия изменения направления движения транспортных потоков;
- Турин (CLEOPATRA) - стратегия TFIS с системой управления транспортными потоками в городе.
Информация перед поездкой и информация на остановках городского пассажирского общественного транспорта - ГПОТ имеют значительное влияние на поведение большинства пассажиров, поэтому оказалось, что они, в конечном счёте, вызвали небольшой, но заметный рост количества пассажиров. Интеграция управления транспортом в городе, услуги ГПОТ и информационных систем в Турине привели к сокращению времени поездки на городском пассажирском транспорте на 14 %, на легковых автомобилях - на 17 %, что, в свою очередь, привело к росту ГПОТ на 3 % и общему улучшению движения транспорта в городе. Капиталовложения в подсистему выявления мест ДТП в системе управления транспортом в городе Саутгемптон окупились в течение одного года, тем не менее, окупаемость существенно зависит от метода и скорости выявления ДТП.
Управление в зависимости от загрузки движением
В условиях города управление, в зависимости от загрузки движением, как тип управления имеет постоянно растущее значение для поддержания удовлетворительной мобильности, так как он использует различные телематические подсистемы для управления транспортными потоками. Приложение данной программы содержит, например, управление на въезде в центральный район города (проект CAPITALS) и технику искусственного интеллекта, соединив управление на въезде и управление с помощью светофоров с системой предоставления информации и помощи водителям и с подсистемами предоставления транспортной информации.
В Соединенных Штатах Америки, в отличие от Европейского Союза, вопрос телематических систем или систем ITS (Inteligent Transportation System - интеллектуальная транспортная система) начали обсуждать уже в шестидесятые годы. В то время были опубликованы несколько научных статей и разработана концепция системы. В 1990 г. на уровне государства были разработаны принципы транспортной политики, которые были утверждены конгрессом в 1991 году. О развитии телематических систем в США свидетельствует рост инвестированных средств, которые возросли с 2 млн в 1989 г. до 200 млн USD США в 1994 году.
Ряд методических публикаций служит инструкцией по созданию архитектуры городской системы управления и доведению управления транспортом в городах до практического уровня. Одним из самых наглядных документов является концепция управления, в рамках которой обсуждаются не только подсистемы, которые принадлежат к системе ITS, но и подчёркивается значение организационного обеспечения безошибочного функционирования городской системы управления [2].
Практические результаты использования телематических систем в США и Канаде [3]:
- Торонто (Канада): все 75 объектов управляются системой SCOOT (Split, Cycle and Offset Optimization Technique - система управления движением), использование которой позволило снизить количество остановленных транспортных средств на 22 %,
задержки транспортных средств - на 17 %, средний расход топлива - на 5,7 %, что оказывает положительное влияние на экологию.
- Лос-Анжелес, Калифорния: новая управляющая и следящая система имеет более 1150 светофорных объектов и 4600 детекторов, используемых для оптимизации процесса управления. Указывается, что было достигнуто снижение потребления горючего на 13 %, на 41 % уменьшилось количество останавливаемых транспортных средств и на 16 % сократились потери времени.
- Чикаго, Иллинойс: проект оптимизации ГПОТ основан на последовательном предоставлении преимущества автобусам на перекрёстках, в результате чего скорость движения автобусов повышается на 25-50 %. В результате этого значительно увеличится привлекательность ГПОТ и одновременно будет достигнуто снижение экологической нагрузки (за счёт сокращения количества автобусов при сохранении интервалов).
Анализ зарубежного опыта показывает целесообразность скорейшего внедрения интеллектуальных систем на транспорте в Украине. Интеллектуальные системы важны ещё и тем, что в информационной среде руководители транспорта и административные органы впервые приобретают возможность получать оперативные и наиболее объективные данные о работе как пассажирского, так и других видов транспорта, а также возможность оперативно контролировать и, следовательно, управлять безопасностью работы транспортных систем.
Опыт использования интеллектуальных транспортных систем на транспорте в городах за рубежом показал, что были достигнуты положительные результате в направлениях:
- увеличение пропускной способности транспортной сети на 25-35 %;
- уменьшение транспортных задержек на 3040 %;
- общее уменьшение количества ДТП с ранеными и погибшими на 20-25 %;
- снижение количества остановленных транспортных средств на 20-35 %;
- сокращение времени поездки на ГПОТ и легковых автомобилях на 15-20 %;
- снижение экологической нагрузки (уменьшение загрязнения окружающей среды и уровня шума).
Немаловажным фактом является то, что инвестиции в развитие телематических систем окупаются в течение 2-3 лет, что позволяет говорить об экономической целесообразности использования данных систем.
Выводы
Поэтому для успешного развития и использования интеллектуальных транспортных систем в городах Украины необходимо решить следующие задачи:
- проводить постоянные исследования и мониторинг транспортных потоков в городах, определение их значений по направлениям в зависимости от времени суток;
- провести анализ существующего состояния транспортной сети, на основе результатов анализа подготовить предложения по улучшению существующей ситуации;
- рассмотреть возможность внедрения автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУДД) с целью повышения эффективности использования транспортной сети и создания условий для дальнейшего использования телематических систем.
Резкий рост автомобилизации, наблюдающийся в последнее десятилетие в Украине, и, в частности, в Одессе, ведёт к обострению всего комплекса транспортных проблем: снижению скоростей движения транспорта, заторам, росту аварийности, ухудшению экологических показателей, характеризующих качество городской среды.
В комплекс первоочередных работ по повышению эффективности использования транспортной сети Одессы должны входить:
- мониторинг транспортных потоков с дальнейшей разработкой комплексной схемы организации движения транспорта в пределах города;
- оптимизация системы парковки автотранспортных средств;
- развитие системы АСУДД.
Радикального улучшения условий движения транспорта в городе на длительную перспективу можно добиться благодаря комплексу мероприятий, направленных на совершенствование управления транспортными потоками в городе - внедрением АСУДД.
Для Одессы с её уровнем развития транспортной сети проблема автоматизированного
управления дорожным движением весьма актуальна. Отсутствие координации в управлении транспортными потоками приводит к тому, что большие по объёмам транспортные потоки концентрируются на основных магистралях города, что зачастую превращается в фактор осложнения транспортной обстановки и увеличивает задержки транспорта. Ситуация осложняется еще и тем, что светофоры остаются единственным средством регулирования движения транспортных потоков, поэтому несвоевременное выявление и ликвидация сбоев в их работе или простое ДТП может привести к затору.
Оценка ситуации, сложившейся в транспортной сети Одессы, позволяет сделать вывод, что внедрение АСУДД позволит гибко управлять транспортными потоками в зависимости от их интенсивности лишь в том случае, когда будет проведён мониторинг транспортных потоков и оптимизация системы парковки автотранспортных средств.
На основе вышесказанного можно сделать вывод, что для использования зарубежного опыта работы с телематическими системами необходимо выполнить комплекс работ по повышению эффективности использования транспортной сети города, что, в свою очередь, откроет пути для использования интеллектуальных транспортных систем в Украине.
Литература
1. Пржибыл П. Телематика на транспорте /
П. Пржибыл, М. Свитек; под. ред. В.В. Сильяновой. - М.: МАДИ (ГТУ), 2003. - 540 с.
2. Johnson Ch. M. Transformation management
Center Concepts of Operation / Ch. M. Johnson, E.L. Thomas // Implementation Guide. - Washington. - 1999. -№ 20590, December. - P. 23-37.
3. Mitretek Systems Inc.: Intelligent Transporta-
tion Systems Benefits: 1999 Update. -Washington. - 1999. - № 20024, 28 May.
- P. 37-45.
Рецензент: П.Ф. Горбачёв, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 28 января 2013 г.
