CC BY
3
УДК 656.1
Алдабаева О.Г. студент магистрант кафедра программного обеспечения вычислительной техники
автоматизированных систем Белгородский государственный технологический
университет им. В.Г. Шухова Россия, г. Белгород РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ДВИЖЕНИЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА Аннотация. На сегодняшний день разработок информационно-навигационных систем в области контроля общественного транспорта города не так много. Но существуют очень эффективные решения в данной области. Разработка информационно-навигационной системы контроля общественного транспорта позволит решить многие задачи эффективного управления транспортом. В результате создания программы будут успешно решены две основные задачи, - контроль местоположения транспортного средства и формирования расписания прибытия на каждую остановку. Благодаря полученной информация в диспетчерских транспортно-пассажирских компаниях появится возможность отслеживать соблюдение маршрута. Также, появится возможность учитывать время прибытия на каждую остановку по маршрутам. Что позволит составлять единое расписание и в дальнейшем устанавливать данную информацию на остановках.
Ключевые слова: дорожное движение, общественный транспорт, навигационные данные, автоматизация контроля движения транспорта, диспетчерская, расписание.
Aldabayeva O.G., Magister, Belgorod State Technological University
named after V. G. Shukhov, Russia, city Belgorod SOFTWARE DEVELOPMENT OF A MONITORING SYSTEM FOR FORECASTING CHARACTERISTICS OF PUBLIC TRANSPORT Abstract: To date, the development of information and navigation systems in the field of public transport control of the city is not so much. But there are very effective solutions in this area. The development of information and navigation system of public transport control will solve many problems of efficient transport management. Because of the creation of the program, two main tasks will be successfully solved - control of the vehicle location and formation of the arrival schedule for each stop. Thanks to the information received in the dispatching transport and passenger companies will be able to track the compliance with the route. Also, it will be possible to consider the time of arrival at each stop on the routes. That will make it possible to make a single schedule and further set this information at stops.
Key words: road traffic, public transport, navigation data, trafic control automation, dispatching, schedule.
Требования технического задания к разрабатываемой системе.
Для обеспечения эффективного решения задачи организации движения маршрутного транспорта необходимо знать текущую обстановку на дорогах и с высокой степенью точности прогнозировать характеристики транспортных потоков на различных участках дорожной сети, учитывая при этом время суток, сезонные факторы и другие условия.
Разрабатываемая система обеспечивает:
1. Для общественного транспорта:
• определение технической скорости на маршруте;
• определение времени оборота (совершения полного круга по маршруту);
• построение модели движения общественного транспорта, отражающей зависимость параметров его движения от времени суток, дня недели и сезона;
• составление расписания движения в условиях реального транспортного потока и контроль его соблюдения;
• оснащение экспертных транспортных средств (ТС) для общественного транспорта, сбор и анализ информации о технических характеристиках маршрутов;
• определение стиля вождения ТС и контроль соответствия ускорения/замедления действующим нормативам;
2. Для транспорта в целом:
• определение характеристик транспортных потоков на основе телематических данных общественного транспорта;
• сбор информации и осуществление имитационного моделирования улично-дорожной сети;
• разработку проектных решений по развитию улично-дорожной сети;
• разработка концепции построения интеллектуальной транспортной системы на существующей улично-дорожной сети.
Для решения поставленных задач реализована программа, состоящая из функций:
1. Загрузка и обработка входных данных.
2. Построение траектории движения транспортного средства.
3. Решение поставленных задач (определение средних скоростей и интервалов времени на рёбрах графа дорог).
4. Получение выходных данных, формирование отчетов.
Входными данными программы являются:
1. Файл с информацией по остановкам (широта, долгота, название остановки).
2. Файл с информацией по перекресткам (широта, долгота,
названия улиц).
3. Файл с расписание выезда транспорта на маршрут из начальной и конечной остановок.
4. Файл с трекера (фирмы «ШТРИХ-М»).
5. Определенное время по Гринвичу.
В ходе выполнения программы предоставляется следующая информация:
1. Местоположение транспорта в течение рабочего дня по маршруту.
2. Траектория движения транспорта.
3. Остановки транспорта.
4. Обороты транспорта.
5. График прибытия транспорта на каждую остановку по маршруту.
6. Скорость передвижения транспорта на маршруте в течение дня.
7. Необходимое количество транспорта на маршрут в различные временные интервалы в течение дня.
Информация о средних скоростях на рёбрах графа дорог предоставляется в виде последовательно перечня остановок на маршруте с детализацией средней скорости, среднем времени прохождения каждого ребра, и указанием в какое время суток транспорт проезжал ребро.
В результате получения информации о времени прохождения транспорта маршрута, средних скоростях и интервалах времени на рёбрах графа дорог можно будет спрогнозировать прибытие на каждую из остановок общественного транспорта.
После составления расписания предоставляется информация о прибытии транспорта на остановки по расписанию. В результате, выявляются опоздания и задержки прибытия на остановки.
Вся полученная информация сохраняется в отчеты. Все координаты переводятся из геодезической системы координат в местную систему координат. Всю обработанную информацию - траектория движения по оборотам за сутки, скорость и время прохождения каждого оборота, перевод всех координат сохраняется в единый отчет в форматы MS Word, PDF или по отдельности в такие форматы как TXT, PNG.
В проекте в работе с загруженными файлами есть такие классы, как:
1. Geo.cs - алгоритм перевода координат в другую систему.
Листинг кода:
public static Tuple<decimal, decimal> GeoToRectangular(decimal b, decimal li)
{
var B = b * (decimal)Math.PI / 180;// в радианах var L = li; // в градусах var n = Math.Truncate((6 + L) / 6); var l = (L - (3 + 6 * (n - 1))) / 57.29577951m; var x = 6367558.4968m * B - Sin(2 * B) * (16002.8900m + 66.9607m * Sin(B, 2) + 0.3515m * Sin(B, 4) - Pow(l, 2) * (1594561.25m +
5336.535m * Sin(B, 2) + 26.790m * Sin(B, 4) + 0.149m * Sin(B, 6) + Pow(l, 2) * (672483.4m - 811219.9m * Sin(B, 2) + 5420.0m * Sin(B, 4) - 10.6m * Sin(B, б) + Pow(l, 2) * (278194.0m - 830174.0m * Sin(B, 2) + 572434.0m * Sin(B, 4) -16010.0m * Sin(B, 6) + Pow(l, 2) * (109500.0m - 574700.0m * Sin(B, 2) + 863700.0m * Sin(B, 4) - 398600.0m * Sin(B, 6))))));
var y = (5 + 10 * n) * Pow(10, 5) + l * Cos(B) * (6378245m + 21346.1415m * Sin(B, 2) + 107.1590m * Sin(B, 4) + 0.5977m * Sin(B, 6) + Pow(l, 2) * (1070204.16m - 2136826.66m * Sin(B, 2) + 17.98m * Sin(B, 4) -11.99m * Sin(B, 6) + Pow(l, 2) * (270806 - 1523417 * Sin(B, 2) + 1327645 * Sin(B, 4) - 21701 * Sin(B, 6) + Pow(l, 2) * (79690 - 866190 * Sin(B, 2) + 1730360 * Sin(B, 4) - 945460 * Sin(B, 6))))); return new Tuple<decimal, decimal>(x, y); }...
2. TrackData - описание класса трекера. Листинг кода:
public class TrackData
{
public DateTime Date { get; set; } public TimeSpan Time { get; set; } public decimal B { get; set; } public decimal L { get; set; } public int Speed { get; set; } public int Course { get; set; } public string TrackName { get; set; } public int TrackNum { get; set; }
public TrackData(DateTime dataDate, TimeSpan time, decimal b,
decimal l, int speed, int course, string name, int trackNum)
{
Date = dataDate; Time = time; B = decimal.Round(b, 6); L = decimal.Round(l, 6); Speed = speed; Course = course; TrackName = name; TrackNum = trackNum;
}
}
3. ScheduleFile - класс чтения файла с расписанием отправления из начальной точки.
Листинг кода:
public class ScheduleFile
{
public string RouteName { get; set; }
ScheduleDay
public ScheduleDay FreeDaySchedule { get; set; } public ScheduleDay WorkDaySchedule { get; set; } public string StartPointNameFromFile { get; set; } public string StoptPointNameFromFile { get; set; } public ScheduleFile(string routeName,
workDaySchedule, ScheduleDay freeDaySchedule)
{
RouteName = routeName; FreeDaySchedule = freeDaySchedule; WorkDaySchedule = workDaySchedule;
}
}
Работа с программой начинается с окна анализатора треков. Для этого создана форма Анализатор треков (рис. 1).
Пункты меню слева будут активны после того, как предыдущие условия будут выполнены.
Рис. 1. Главное окно программы
Кнопка "Ввод данных" позволяет загрузить все необходимые файлы, внесение корректировок в исходные файлы, задание поправки времени для работы программы.
Кнопка "Остановки" позволяет задать путь к файлу с остановками (файл обязательный для загрузки).
Кнопка "Перекрёстки" позволяет задать путь к файлу с перекрестками (файл не обязательный для загрузки).
Кнопка "Расписание" позволяет задать путь к файлу с расписанием конкретного маршрута (файл обязательный для загрузки).
Кнопка "Добавить трек" позволяет задать путь к файлу/файлам с
данными с трекера/трекеров (файл обязательный для загрузки).
Все входные данные системы для анализа - треки представляют из себя набор данных в формате 1x1 (рис. 2)._
5а м - н620нв.М— Блокнот
□
X
Файл Правка Формат Вид Справка
аНЕРОКТ, 3283,100417,023438,05116.7454,М,03730.3750,Е,0,0,,0,0,,,,3,4,4,; В^ЕРСЖТ,3283,100417,023440,05116.7454,N,03730. 3750, Е,0,0, ,0,0, 3,4,4,; ЙКЕРСЖТ,3283,100417,023747,05116.7516,М,03730.3774,Е,7,350,,0,0,,,,3,4,4,] &ИЕРСЖТ,3283,100417,023750,05116.7544,М,03730.3763,Е,7,339,,0,0,,,,3,4,4,] &REPORT,3283,100417,023753,05116.7580,N,03730.3742,Е,7,327,,0,0,,,,3,4,4,; ЙКЕРСЖТ,3283,100417,023801,05116.7674,N,03730.3623,Е,12,309,,0,0,,,,3,4,4,; 8^ЕРСЖТ,3283,100417,023803,05116.7695,М,03730.3571,Е,12,294,,0,0,,,,3,4,4,} 8^ЕР£ЖТ,3283,100417,023804,05116.7702,N,03730.3545,Е,12,291,,0,0,,,,3,4,4,; В^ЕРСЖТ,3283,100417,023806,05116.7711,N,03730.3486,Е,12,277,,0,0,,,,3,4,4,;
Рис. 2. Данные получаемые с ОРБ/ГЛОНАСС трекеров фирмы «ШТРИХ-М» - входные данные
В программе используется необходимый перечень входных данных:
1. Файл с информацией по остановкам (широта, долгота, название остановки).
2. Файл с информацией по перекресткам (широта, долгота, названия улиц).
3. Файл с расписание выезда транспорта на маршрут из начальной и/или конечной остановок.
4. Файл с трекера.
5. Знать местное время по Гринвичу.
В ходе выполнения программы удается получить следующую информацию - определение местоположения транспортного общественного средства.
Область "Выбор номера трека". По одному маршруту может быть загружено несколько файлов с трекерами.
Кнопка "Выбрать трек". После нажатия кнопки происходит построение маршрута по данным из файлов. На карту наносятся координаты транспортного средства на протяжении всего дня, остановки (рис. 4).
Рис. 4. Вид окна после построения маршрута Желтая точка - начальная точка транспортного средства. Синяя точка - конечная точка транспортного средства. Красная точка - остановка.
Синяя с жёлтым ободом - координаты транспортного средства в конкретный момент времени, полученная из файла с данными трекера (рис.
5).
Рис. 5. Координаты транспортного средства в конкретный момент
времени
Для получения оценок эксплуатационных характеристик общественного транспорта необходимо выбрать решаемую задачу (рис. 6).
Рис. 6. Вид окна анализа данных Решаемые задачи в проекте:
- Определение средней скорости и среднего времени движения на ребрах графа дорог (рис. 7).
Определение средней скорости движения на ребрах графа дорог
Обновить результат задачи
□ Показывать детали строк таблицы
Маршрут
Ср. скорость, км/ч Ср. время движения
ул. Дзержинского д.1236 - ТЦ "Линия" 31.37 00:02:39
ТЦ "Линия" - ТЦ "Европа" 36.47 00:02:20
ТЦ "Европа"' - ул. Королёва 13.76 00:03:19
ул. Королёва - ТЦ "Атриум" 18.19 00:02:32
ТЦ "Атриум" - ул. Маяковского 25.32 00:05:25
ул. Маяковского - Гимназия №6 21.59 00:03:53
Гимназия №6 - Комбинат КМАруда 25.23 00:03:57
Рис. 7. Выбор задачи, вывод статуса задачи Определение погрешности соблюдения расписание движения (рис. 8).
Дата -10.04.2017 рабочий день Обновить решение задачи
Заданное время для фильтра - 15 мин Начальная остановка ул. Свердлова "
Времена проезда всех остановок
Конечная остановка
ул. Свердлова
По расписанию Время прибытия
06:10:00 00:00:00
06:32:00 00:00:00
06:55:00 00:00:00
07:17:00 00:00:00
07:40:00 00:00:00
08:02:00 08:07:18
08:25:00 00:00:00
08:47:00 08:50:48
09:32:00 00:00:00
10:17:00 10:19:03
10:28:00 ) 19:03
11:13:00 00:00:00
11:58:00 00:00:00
12:43:00 00:00:00
13:24:00 00:00:00
14:09:00 00:00:00
По расписанию Время прибытия
13:05:00 00:00:00
13:46:00 00:00:00
14:31:00 00:00:00
15:16:00 00:00:00
15:39:00 15:40:58
16:01:00 00:00:00
16:24:00 16:26:28
16:46:00 00:00:00
17:09:00 00:00:00
17:31:00 00:00:00
17:54:00 17:59:59
18:16:00 00:00:00
19:01:00 00:00:00
20:02:00 00:00:00
20:47:00 00:00:00
21:32:00 00:00:00
Данные маршрута по кругам
№ Время на маршруте Простой на конечной
1 00:00:00 06:05:54
2 04:44:20 02:17:11
3 06:23:26 00:14:36
4 00:03:13 04:04:50
Рис. 8. Вывод всей информации по графику движения транспортного
средства по расписанию Итогом работы программы является возможность сохранить результаты работы программы в форматах (рис. 9):
- Doc. Представляется возможность сохранить маршрут и результаты;
- Pdf. Представляется возможность сохранить маршрут и результаты;
- Png. Представляется возможность сохранить график маршрута;
- Txt. Представляется возможность сохранить контрольные точки.
Рис. 9. Главное окно программного продукта. Формирование отчетов,
сохранение полученной информации в различные форматы В последующем рабочая папка специалиста наполняется ежедневными отчетами по маршрутам, графиками, контрольными результатами (рис. 10).
Рис. 10. Папка с сохраненными отчетами в форматах TXT, PDF/DOC,
PNG
Реализованный подход к автоматизации процесса анализа навигационных данных позволил решить ряд актуальных задач организации движения маршрутного транспорта.
