Автоматизированные системы обработки информации и управления на автомобильном транспорте

Центральный телеграф внедрил на территории Москвы радиопакетную сеть передачи данных общего пользования РАДИОТЕЛ на базе технологий фирм Racal и Sprint. Средства сети РАДИОТЕЛ представляют широкие возможности по созданию распределенных систем быстрого и надежного обмена данными в закрепленной и мобильной средах. Система диспетчеризации транспортных средств (СДТС) обеспечивает оперативное отслеживание маршрута движения транспортного средства, оснащенного терминалом сети с приемником GPS. С помощью радиосети возможен обмен данными между бортовым оборудованием и центральным компьютером, доступ к центральным базам данных, взаимодействие с аварийными службами и службами безопасности. Сеть РАДИОТЕЛ обеспечивает быстрое установление соединения (около 5 с), имеет встроенные механизмы защиты данных, исправления ошибок. Центр коммутации пакетов сети обеспечивает поддержку протоколов Х.25, Х.75, Х.З/Х.28/Х.29, SNA/SDLC.

Группа компаний «Грант-Вымпел» совместно с федеральной сетью «СОТЕЛ» предлагает систему навигации и мониторинга автомобилей GrantGuard на основе сотовых телефонов стандарта NMT-450 «Московской сотовой связи». Бортовой навигационный комплекс поставляется в нескольких вариантах комплектации. В минимальной комплектации используется специализированный навигационный вычислитель с модемом, подключаемый к сотовому телефону. Бортовой комплекс обеспечивает передачу в диспетчерский центр данных о местоположении ТС и его состоянии (в зависимости от состава подключаемых датчиков), передачу сообщений о нештатных ситуациях (с использованием тревожной кнопки). Время коммутации канала с компьютером диспетчерского центра может достигать нескольких минут, но само время передачи данных не превышает 20 с. При этом имеется возможность использования телефона для ведения речевых переговоров. В расширенной комплектации к навигационному вычислителю подключается портативный компьютер. Компьютер может работать в режиме «мобильного офиса», выполнять функции автонавигатора, обеспечивать доступ в информационные базы центра.

Компания «Мобильные телесистемы» (МТС) является крупнейшим в России оператором сотовых систем стандарта GSM. Данным стандартом предусматриваются широкие возможности передачи данных -- как по обычным трафиковым каналам, так и в режиме передачи коротких сообщений (SMS Service). Малые габариты абонентского оборудования GSM и высокая степень интегрированное™ его с современными цифровыми системами позволяют реализовать бортовой навигационный комплекс с высокими эксплуатационными характеристиками. Компания предлагает бортовое оборудование производства зарубежных фирм (система DUO фирмы GPP, оборудование фирмы Falcon), а также бортовой контроллер собственной разработки. Для передачи данных используется как трафиковый канал (при этом встроенный модем работает так же, как обычный телефонный модем со скоростью 9600 бит/с), так и канал коротких сообщений. Время коммутации трафикового канала для передачи данных составляет 30 --90 с, время передачи короткого сообщения (до 160 байт) от одного абонента сети до другого (в том числе от мобильного к мобильному) составляет 5-10 с.

Использование сотовых систем связи оправдано в случаях, когда необходимо снизить габариты бортовой аппаратуры, уровень собственных электромагнитных излучений (и соответственно потребляемую аппаратурой мощность от бортсети или автономного источника электропитания), а также для обеспечения большой площади действия системы. Сотовые системы охватывают область действия систем ближнего и глобального действия (за счет национального и межнационального роуминга). Благодаря небольшим размерам и большой площади действия аппаратура на базе сотовых систем может успешно применяться в системах комплексной охраны автомашин VIP-класса как альтернатива системам, работающим на зоновых принципах (радиомаяковые системы типа LOJACK и КОРЗ).

Маркетинговые исследования некоторых зарубежных фирм в отношении стоимости оборудования и оплаты услуг пользователей систем (например, владельцев дорогих автомобилей или перевозчиков грузов) показывают, что общие расходы абонентов систем не должны превышать 4 --5 % стоимости их имущества. Российские производители систем ОМП оценивают стоимость бортового оборудования для диспетчерских систем и систем обеспечения безопасности автомобиля в диапазоне от 1000 до 2000 долл. При этом стоимость ПО диспетчерского центра с электронной картой может варьироваться в пределах от 2000 до 50000 долл. (в зависимости от выполняемых функций, числа объектов контроля, используемой системы связи). Стоимость оплаты аренды каналов связи или оплаты услуг сетей связи общего пользования составляет от 50 до 200 долл. в месяц для одного транспортного средства.

ГЛАВА 6. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ АСУ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОТРАНСПОРТОМ

6.1 СОСТАВ И ЗАДАЧИ ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ

Совершенствование системы информационного обеспечения необходимо для безопасного и эффективного функционирования транспортного комплекса. Реализация положений государственной транспортной политики в данной области находится в прямой зависимости от достоверности источников и методов получения информации. Учитывая, что информационное обеспечение безопасности перевозки, прежде всего, пассажиров и опасных грузов автомобильным транспортом, может быть реализовано при оперативном взаимодействии с органами МВД, службой скорой медицинской помощи и подразделениями МЧС, особое внимание департамент автомобильного транспорта Министерства транспорта России уделяет работам по реализации единой технической политики в области информатики, связи и навигации на наземном транспортном комплексе.

Единство технологических решений систем управления наземным транспортом, унификация и стыковка применяемого радионавигационного и связного оборудования должны обеспечить возможность формирования единого банка данных всех видов нарушений ДТП, аварий, ЧС с указанием места и времени. На основе статистических данных об отдельных участках дорог можно оценить среднюю скорость движения транспортных потоков, число ДТП и дать рекомендации, например, в ГАИ по изменению разрешенной скорости движения, установке светофоров, в РДА -- предложения о необходимости увеличения числа полос движения и т. п.

Диспетчер на основе автоматизированного обнаружения местоположения ТС имеет возможность в кратчайшие сроки организовать выезд на ДТП или ЧС технической, медицинской и другой помощи с минимальными затратами времени. Имеется возможность проведения радиопереговоров и консультаций о состоянии участников происшествия. При этом ведется запись всех переговоров, а также запись трассы и времени движения ТС на карте местности.

Если рассмотреть систему информационного обеспечения транспортного комплекса в иерархической структуре управления городским пассажирским, а также специализированном и грузовым транспортом, то по уровням управления она должна обеспечивать выполнение следующих функциональных задач.

Уровень «А» -- верхний: администрация города. Здесь решаются задачи организации централизованного управления городскими пассажирскими перевозками, а также транспортными процессами, обслуживающими важнейшие сферы городской системы управления на единой информационной базе с возможностью эффективного обмена данными между диспетчерскими и информационными системами различных министерств и ведомств.

Обеспечивается координация действий транспортных и других подразделений городских служб при выполнении функциональных задач. На основе непрерывного мониторинга и анализа результатов использования городского транспортного комплекса производится разработка направлений его совершенствования и развития с выработкой рекомендаций спецавтобазам и частным перевозчикам, выполняющим транспортировку грузов в городской черте.

Уровень «Б» -- основной: центр диспетчерского управления (ПДУ). Здесь решаются оперативные задачи, связанные с обеспечением безопасности и эффективного использования выделенных транспортных средств, диспетчерским управлением пассажирским, технологическим и специальным транспортом. Использование системы в интересах управления грузовым транспортом позволит оптимизировать решение логистических задач, в том числе и при организации интермодальных перевозок.

Система решает следующие основные задачи.

1. Технологическое обеспечение пассажирских перевозок, включая автоматизированное формирование и ведение баз паспортов маршрутов и маршрутных расписаний, подготовку и выпуск расписаний движения (остановочных, для водителей и т.д.), создание и сопровождение электронной карты города и пригородной зоны, нанесение и корректировку маршрутной сети, формирование оперативных сменно-суточных заданий (нарядов).

2. Автоматизированное оперативное управление городским транспортным комплексом с минимальным использованием персонала. Средства системы обеспечивают:

* автоматический контроль движения транспортных средств на маршрутах и выдачу в автоматическом режиме сообщений о всех отклонениях от плана;

* реализацию управленческих воздействий диспетчера в диалоговом режиме с системой (все действия диспетчера записываются и архивируются);

* автоматический контроль процесса выпуска ПС на линию, формирование в автоматическом режиме сообщений о всех нарушениях на выпуске и передача сообщений на терминалы диспетчеров выпуска парка и диспетчерам ЦДУ, ввод корректирующей информации наряда по фактическим данным о выпуске ПС на линию в режиме реального времени и формирование оперативных справок о состоянии процесса перевозок;

* формирование и вывод оперативных справок о работе отдельных транспортных средств;

* формирование и вывод оперативной информации о работе диспетчера.

3. Радиосвязь диспетчеров и водителей транспортных средств в процессе выполнения транспортной работы, а также в случае нештатных ситуаций для обеспечения безопасности пассажиров и транспортных средств.

4. Формирование выходных отчетных данных. Выходные отчетные данные выводятся в конце очередных плановых суток, а за произвольный прошедший период времени -- по запросу, в том числе нарастающим итогом.

5. Создание архивов долговременного хранения данных с ежесуточной архивацией навигационной информации, нарядов, протоколов действий диспетчеров и водителей (управляющие воздействия, доклады, сеансы переговоров и т.д.). Обеспечение доступа к архивной информации с целью повторного анализа отчетных данных, определения по архивным данным передвижения любого транспортного средства в заданный период времени (режим видеомагнитофона), прослушивание записанных переговоров диспетчеров и водителей транспортных средств (цифровой магнитофон).

6. Обеспечение удаленного доступа должностными лицами администрации города с учетом установленных прав, разграничение доступа к данным.

7. Обеспечение возможности передачи оперативной информации о местонахождении автобусов в службы МВД, скорой медицинской помощи и МЧС при возникновении ДТП и других чрезвычайных происшествий (в рамках проекта создания объединенной дежурно-диспетчерской службы -- ОДДС).

8. Публикация расписаний движения и данных о работе городского транспорта в Интернете.

9. Информирование пассажиров на остановках общественного транспорта с помощью остановочных табло о реальных графиках движения транспортных средств, возникновении чрезвычайных происшествий и ситуаций, а также отображение другой алфавитно-цифровой информации, включая данные о текущем времени, метеорологическую информацию и рекламу.

10. Применение пластиковых смарт-карт для обеспечения безналичных расчетов за транспортные услуги, учета проезда льготных категорий граждан, сбора данных о пассажиропотоках и проведения всестороннего анализа работы городского транспортного комплекса.

Учитывая, что функционирование городского пассажирского транспорта представляет собой достаточно сложный технологический процесс, подверженный частым изменениям в зависимости от многих факторов, информация о происходящих изменениях должна оперативно доводиться до жителей города и всех заинтересованных должностных лиц. Это особенно важно в чрезвычайной обстановке, нештатных ситуациях, при проведении массовых мероприятий. В этих целях используются традиционные средства, например, радио и телевидение.

С развертыванием АСУ информация о работе транспорта может доводиться до жителей города также с использованием специальных электронных табло системы и Интернета.

Аналогичные технологии используются для организации удаленного доступа к данным о работе ГИТ должностных лиц администрации города, служб управления перевозками, транспортных предприятий, служб общественной безопасности. В этом случае доступ производится ко всей информации, включая текущие данные о работе транспорта и местоположении ТС на маршрутах с учетом установленных прав доступа.

ЦДУ строится на базе локальной вычислительной сети (ЛВС) и программно-технических средств, имеющих архитектуру «клиент-сервер».

Основные функциональные задачи решаются группой центральных компьютеров (серверов), а результаты используются всеми пользователями на индивидуальных рабочих станциях. ЦДУ соединяется с информационными системами администрации города, транспортных предприятий и дежурных подразделений служб общественной безопасности по каналам связи, формируя единое информационное пространство. Имеющиеся интерфейсы обеспечивают передачу управляющих воздействий на подвижные объекты нескольких категорий, предъявляющие различные требования по представлению данных о их местоположении и информационному обеспечению: автобусы, выполняющие городские и пригородные пассажирские перевозки; троллейбусы; технологический транспорт; специальный транспорт; грузовой автотранспорт, в первую очередь, перевозящий опасные грузы.

6.2 ЗАДАЧИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА МАРШРУТАХ

На каждом уровне управления имеются индивидуальные черты делового процесса принятия решений. Это напрямую относится к выработке решений в управленческих структурах средних и верхних уровней систем организации перевозок, в том числе диспетчерских служб.

Оперативное регулирование является одним из наиболее активных функциональных действий в управляющей части АСОУ-Г. Оперативное регулирование вырабатывает управляющие воздействия на перевозочный процесс в случае нарушения нормального его хода, используя модельный метод формирования последовательности простых шагов. Для принятия единственного решения в процессе регулирования на данном элементарном шаге вводятся некоторые частные признаки, которые характеризуют как ход перевозочного процесса, так и действующие в системе ограничения. Эти признаки объединяются в единый критерий со своими весовыми оценками. Для того чтобы принимаемые на каждом шаге решения действительно были оптимальными, необходимо определить с помощью программно-математического аппарата существенность и несущественность функциональных действий.

Главные задачи регулирования:

* оперативное устранение отклонений от планового задания в перевозках, рациональное перераспределение трудовых ресурсов и транспортных средств;

* выполнение плановых объемов перевозок;

* организация работы в выходные и праздничные дни.

Функция регулирования реализуется диспетчером (оператором АСОУ-Г) при появлении возмущений на конкретных объектах. В случае изменения плана перевозок на объектах выдается на печать скорректированное сменно-суточное задание фиксируется в базе данных (если оно удовлетворяет руководителей ЦДС) и передается в соответствующее АТП. Выяснение сложившейся ситуации на контролируемом объекте, а также фиксация решений работников ЦДС территориального объединения происходят в режиме диалога. Надо иметь в виду, что перераспределение автомобилей между объектами носит ограниченный характер, так как эксплуатационные условия закрепленных объектов учтены в экономических планах каждого АТП.

Факторами регулирования для достижения целей и оптимального функционирования АСОУ-Г в оперативном режиме являются:

* использование принципа централизации оперативного управления с применением современных технических средств;

* применение режима реального времени, обеспечивающего оперативный доступ к информации о состоянии перевозочного процесса широкого круга работников, участвующих в этом процессе;

* постоянный анализ функционирования системы и ее совершенствование.

АСОУ-Г выступает в роли регулятора, обеспечивающего наилучшее оперативное управление в заданном режиме. Главная задача работников АСОУ-Г заключается в том, чтобы при выполнении ССП оптимизировать перевозочный процесс за счет управленческих решений, используя все современные методы и алгоритмы регулирования материальных и трудовых ресурсов. Алгоритмы управления (в данном случае регулирования) реализуются в виде двух составных частей: алгоритма общего перепланирования ССП, где участвуют элементы регулирования ресурсами и оперативной информацией, а также алгоритма локального перепланирования ССП в ходе перевозочного процесса.

В процессе функционирования АСОУ-Г преимущество отдается локальному перепланированию. В данном случае процесс регулирования состоит из следующих составляющих:

* текущая оценка протекания перевозочного процесса;

* прогнозирование выполнения ССП на конец планируемого периода;

* принятие решений о локальном перепланировании;

* выработка тактики нового продолжения выполнения ССП;

* доведение нового варианта плана до исполнителей;

* контроль выполнения управленческих решений исполнителями;

* обеспечение выполнения ССП.

Алгоритм регулирования в АСОУ-Г должен быть доступным, обеспечивать оперативность управления и минимизировать затраты времени, труда и средств.

Оперативный учет и анализ в системе АСОУ-Г отражает ход процесса перевозки за счет сбора, обработки и сопоставления определенного круга фактических данных о текущем состоянии перевозочного процесса и его соответствии плановым и нормативным величинам.

Выходной информацией функции учета являются документы, характеризующие работу грузовых автомобилей в течение суток, а именно: сводка учета работы автомобилей, оперативный учет работы автомобилей на линии, режим работы водителей, суточный диспетчерский доклад, статистические данные перевозочного процесса за сутки, статистические данные за месяц.

На основе данных учетной функции производится анализ. В него, кроме данных учета, поступает информация о причинах невыполнения плана. Выходной информацией анализа являются документы, характеризующие причины невыполнения плана, рекомендации по его корректировке, показатели работы автомобилей за сутки, показатели работы автомобилей на объектах, влияние показателей на выполнение плана, анализ деятельности диспетчеров и операторов.

Учет и анализ необходим не только в непосредственном процессе перевозки грузов, но и для изучения условий предстоящих перевозок на новых объектах. Для этого соответствующим персоналом выполняются следующие работы:

* изучение клиентуры, грузопотоков и условий перевозок;

* выявление возможных объемов перевозок у клиентуры на основе баланса наличия грузов, возможностей АТП и технической вооруженности объекта;

* изучение возможностей применения передовых методов организации и совершенной технологии перевозочного процесса;

* определение прогрессивных методов контроля и регулирования перевозок;

* определение прогрессивных методов оперативного учета транспортной работы на данном объекте и передачи достоверной информации;

* изучение возможностей применения на данном объекте терминалов, периферийных устройств и средств связи для диалогового режима с ЭВМ АСОУ-Г;

* определение системы резервирования передачи информации в случае отказа в работе ЭВМ на определенный период и т.п.

В условиях перехода к рынку произошли изменения и в мотивации деятельности АТП. Основной целью стало не выполнение плана или удовлетворение спроса населения, а получение максимальной прибыли. Основываясь на этом, многие фирмы предпочли использовать свой ПС, который позволял оперативно выполнять возникающие потребности в перевозках. Эта тактика обеспечивает гибкость в осуществлении перевозок, но имеет и недостаток -- низкий коэффициент использования имеющегося ПС. Основным типом маршрута доставки товара стал маятниковый маршрут. При этом затраты на перевозку товара автоматически включаются торговым предприятием в его конечную стоимость, а эти затраты иногда могут доходить до 10 -- 20 % от закупочной цены (в зависимости от характеристик товара).

Решение задачи планирования перевозок в торговой сети позволило бы с использованием только экономических рычагов вытеснить большую часть малорентабельных АТП и возродить доверие к организации доставки силами производителя.

Первая и главная трудность в формулировании критерия оптимальности -- это необходимость экономически правильно выразить понятие эффективного решения задачи и дать его точную интерпретацию.

Для формирования критерия оптимальности решения задач маршрутизации в первую очередь используются простейшие количественные характеристики перевозочного процесса:

* объемно-массовые характеристики планируемого к перевозке груза;

* предельное число используемых транспортных средств;

* планируемая суммарная транспортная работа;

* суммарный пробег автомобилей;

* число ездок и заездов на маршрутах (по отношению к единице ПС);

* суммарная продолжительность работы и др.

Эти показатели образуют наиболее простые критериальные функции, в качестве которых наиболее часто используются:

* максимизация количества перевезенного груза;

* минимизация числа используемых автомобилей для выполнения заданного объема перевозок;

* минимизация суммарной транспортной работы;

* минимизация общего пробега.

В общем виде критерии оптимизации представлены на рис. 6.1. При использовании многокритериальных постановок встает вопрос оценки взаимной близости критериев и их соизмерения (компромисса). Необходимо отметить, что методы решения оптимизационных задач управления делятся на два вида: точные и приближенные (рис. 6.2).

При планировании грузовых автомобильных перевозок необходимо учитывать различия интересов участников транспортного процесса (грузоотправителей, грузополучателей, транспортных предприятий) при формулировании задач управления и критериев их решения. Эти же соображения приводят к постановке оптимизационных задач транспортного планирования с несколькими критериями оптимизации -- многокритериальных задач или задач векторной оптимизации.

Наиболее актуальными задачами организации перевозок являются следующие:

1) оперативное построение оптимального (по заданному критерию) маршрута между двумя пунктами;

2) проектирование маршрута между двумя пунктами, оптимального по комплексному критерию с учетом ограничений по транспортировке груза;

3) построение альтернативных маршрутов с последующей реализацией (в диалоговом режиме «оператор -- ЭВМ») одного из предложенных вариантов;

4) расчет маршрутной сети (для долговременного использования), оптимальной по одному выбранному критерию;

5) построение рациональной маршрутной сети с возможностью в режиме реального времени производить коррекцию заданий (примеры: минимизация риска недопоставки, модификация оптимального решения с целью минимизации отрицательных воздействий на окружающую среду);

6) определение и передача в диспетчерскую службу достаточно точных данных о положении транспортных средств на транспортной сети в текущий момент времени.

Каждая из этих задач при решении может иметь определенные вариации в зависимости от потребностей конкретного заказчика, но их объединяет одно обстоятельство -- необходимость наличия графа транспортной сети (ГТС).

Для уровня оперативного планирования автомобильных грузовых перевозок основным является понятие партии -- порции груза, единовременно предъявляемой грузоотправителем для доставки грузополучателю. Единовременное предъявление партии груза к перевозке далеко не всегда сопровождается условием единовременного вывоза всей партии груза одним транспортным средством. При заявке на перевозку чаще всего задается условие разделения партии на единовременно вывозимые части. Это необходимо в случае предъявления к перевозке партии груза, превышающей грузовместимость одного применяемого для перевозки автомобиля.

Задачи планирования перевозок мелких партий возникают тогда, когда грузовместимость автомобилей превышает размер партий груза, доставляемых отправителям, или размер партии груза превышает потребность грузополучателей. Такие перевозки выполняются, как правило, в городских условиях, а это влечет за собой следующие характерные моменты.

1. В работе транспортных средств значительное место занимает время на погрузочно-разгрузочные операции, и меньшее время -- собственно перемещение грузов.

2. Интенсивность городского движения и загруженность транспортной сети города оказывают весьма существенное влияние на планирование и выполнение перевозок грузов.

3. В условиях тесного соседства транспортных и людских потоков особенно остро встает проблема безопасности в организации движения грузопотоков.

4. Для многих торговых грузов значение перевозок не определяется только узкотранспортными показателями (вес, расстояние перевозки и т.п.); имеет значение сохранность (скоропортящиеся продовольственные товары, дорогие товары) и своевременность доставки.

5. В городских условиях автомобили -- один из источников загрязнения воздушного бассейна города и основной источник шума, поэтому проблема регулирования этих перевозок особенно обостряется.

Грузоотправители и грузополучатели связаны некоторой сетью дорог (улиц, проездов), которую принято называть транспортной сетью (ТС). В планировании используется модель транспортной сети (МТС), которая является некоторым абстрактным отображением реальной сети дорог. Такие модели разнообразны и во многом связаны с методами и целями планирования. Обычно используются известные дорожные атласы, карты, схемы. Наиболее часто употребляется модельное представление ТС в виде совокупности вершин и связывающих их дуг (ребер, звеньев). Вершины являются образами реальных перекрестков или пунктов, важных для планирования. Это могут быть места расположения автомобильных парков, грузоотправители, грузополучатели. Сами улицы, проезды и дороги в МТС выступают в качестве направленных дуг, если важно подчеркнуть разрешенные направления движения по соответствующим проездам.

Важным и необходимым приложением к МТС является справочник улиц города. В справочнике перечисляются в алфавитном порядке названия улиц, проспектов, площадей, проездов, а также наименования новых районов массовой жилищной застройки. Каждому наименованию ставится в соответствие номер вершины МТС.

Информационной базой используемых в Москве ГИС является электронная карта Москвы, созданная на основе бумажных планшетов масштаба 1:10000 и регулярно обновляемая на основе результатов аэрофотосъемки. Электронная карта содержит геометрическое описание всех домов, кварталов, зеленых массивов, водных объектов, осевых линий улиц, железных дорог, платформ, выходов метро, мостов, ограждений. С картографическими объектами связаны постоянно пополняемые БД адресов, названий улиц, объектов городской инфраструктуры (предприятия, фирмы, магазины и т.д.).

В перспективном варианте ГИС, входящие в состав информационного обеспечения АСДУ нового типа, будут ориентированы на тесное взаимодействие с АСУ регулирования дорожного движения посредством обмена оперативной информацией, полученной через каналы видеопостов, датчиков интенсивности движения по улично-дорожной сети (УДС), автоматизированной службы организации движения и т.д.

Спектр ПП, ориентированных на планирование перевозок с использованием ГТС, простирается от простых приложений, реализующих справочно-информационные функции и ориентированных на обычного пользователя, до сложных систем, предназначенных для профессиональной работы в организациях, занимающихся различными видами деятельности.

Наиболее известные российские подобные программы -- серия «МОСГИС» (программы «МОСГИС-pro» и «ТрансГИС») фирмы «Киберсо», «Деловая карта, версия 1» (разработана фирмой «ИН-ГИТ»), кроме того, в последнее время реализуется разработка фирмы «Автокомпас» (Санкт-Петербург), где предусматривается оперативное (один раз в 15 мин) оповещение пользователей ПП о состоянии УДС посредством передачи SMS-сообщений или по Интернету.

В методику проектирования маршрутов для ликвидации (уменьшения) риска при выполнении перевозки должны быть заложены принципы безопасности и общей ответственности. Эти принципы базируются на последовательном расчете траектории движения по дневному или ночному вариантам модифицированной сети, для различных типов транспортных средств (при необходимости), с учетом дорожной обстановки и мнения экспертов специальных служб города, с которыми непосредственно согласуется трассировка маршрута.

Рассмотрим пример расчета маршрута при работе программного модуля, предназначенного для использования в среде Windows NT, Windows 95 (98).

ГТС, используемый как исходные данные для расчета, предусматривает наличие ограничений; таким образом можно выполнить многовариантный расчет маршрутной сети мелкопартионных перевозок.

На этапе загрузки данных из файла, созданного в стандартном пакете Windows-office, производится запрос о параметрах выполнения расчета (рис. 6.3, а).



Из представленного варианта расчета (рис. 6.3, б) видно, что при назначении интервалов времени обслуживания клиентов суммарный пробег на маршрутах составляет 72,6 км. При этом уже невозможно выполнить развозку одним автомобилем. Варианты расчета, указанны в «окне» трассировки маршрутов. Они не совпадают по протяженности маршрутов. Трассировка каждого маршрута начинается и заканчивается в вершине № 760.

Далее был выполнен расчет маршрутной сети при наличии габаритно-весовых ограничений (рис. 6.4). Для каждого из пунктов (клиентов), обозначенных номером транспортной сети, задано количество груза. Например, запись 57 --> 45 обозначает, что клиенту, расположенному в вершине № 57 графа транспортной сети, требуется поставить 45 единиц груза. Задана грузовместимость единицы транспортного средства -- 300 единиц.

После проведения предварительного расчета лексикографическим методом числа требуемых автомобилей с указанием номеров клиентов, которых можно обслужить с учетом ограничения по грузовместимости, был выполнен расчет трассировки маршрутов по критерию минимизации пробега. Суммарная протяженность полученных маршрутов составила 43,6 + 40,2 = 83,8 км, что на 11,2 км больше, чем при расчете по варианту, представленному на рис. 6.3, б. Это не означает, что такое возможно для любых расчетов. Все зависит от параметров, задаваемых к началу расчета.

Что касается общих положений по описанию баз данных, то при использовании программы должны обеспечиваться следующие основные функции:

* ведение базы клиентов текущего источника данных, включая заполнение, автоматическую привязку к карте по адресам, автоматическую сортировку по административно-территориальному делению региона, заготовленным пространственным зонам, заготовленным адресам группирования;

* отбор клиентов из базы по произвольным логическим и пространственным параметрам, включая отборы по зонам, группам, произвольным областям;

* наложение выборок из базы клиентов на карту с различным видом графического представления в зависимости от задаваемых логических условий;

* автоматический выбор маршрутов автотранспорта для объезда отобранных из базы клиентов;

* документирование фрагментов карты с наложенной информацией о клиентах и маршрутах объезда на автотранспорте;

* формирование отчетных документов любого вида по отобранным из базы клиентам (списков, накладных, информационных писем, адресных наклеек и пр.).

Имеются различные стандарты организации МТС. Стандарт Geographic Data Files (GDF) описывает основные элементы БД УДС. GDF был создан, чтобы упростить сбор, обработку и использование информации за счет единой гибкой модели, описывающей дорожную сеть и относящиеся к ней объекты. Стандарт ограничений позволяет пользователям точно определить свои информационные потребности, а разработчикам строить систему на основе четко проработанных правил.

Основной проблемой при представлении реальной УДС в виде графа является выбор объектов для представления вершинами и ребрами ГТС. При этом используются, как правило, ориентированные графы. Известны три подхода решения этой проблемы:

* вершины графа изображают перекрестки, а ребра -- улицы;

* вершинам соответствуют участки дороги, а ребрам -- связи между этими участками;

* вершины графа изображают места возможного изменения направления движения, а ребра -- допустимые направления.

Показательным примером служит автоматическая прокладка маршрута в программе «Деловая карта» (ПП фирмы «ИНГИТ»). Расчет производится на основании организации дорожного движения, т.е. учитываются односторонние движения, запреты поворотов и разворотов, предписанные направления. Все пункты маршрута устанавливаются вручную, кроме точек объезда, которые могут устанавливаться по адресам клиентов.

6.3 СТРУКТУРА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСДУ ПАССАЖИРСКИМ ТРАНСПОРТОМ

Автоматизированные системы диспетчерского управления пассажирским транспортом (АСДУ-ПТ) начали широко распространяться в середине 1970-х годов с целью обеспечения в первую очередь безопасной и устойчивой работы городского пассажирского транспорта общего пользования.

В их основе лежит оборудование каждого ТС специализированным устройством подвижной единицы (УПЕ), с помощью которого на КП по радио- и телефонному каналам устанавливается связь с центральной диспетчерской станцией (ЦДС). В ЦДС автоматически получаемые отметки о прохождении автобусом КП обрабатываются компьютерами, осуществляется контроль выполнения водителями расписаний и графиков движения, выработка необходимых управляющих воздействий, определение показателей планирования и учета производственно-хозяйственной деятельности предприятий (пробеги, рабочее время, зарплата и т.д.).

Рассмотрим несколько примеров внедрения автоматизированных систем диспетчерского управления автобусами (АСДУ-А), где использованы различные принципы обеспечения фиксации ТС и двусторонней связи УПЕ с ЦДС.

В 1980-х годах на базе управляющих вычислительных комплексов М-6000 Омским СКВ промышленной автоматики и специализированных электронных устройств была разработана АСДУ-А, имеющая в составе типовой набор функциональных элементов: УПЕ -- устройство ПЕ; УКП -- устройство КП; УСПО -- устройство связи с периферийными объектами.

Работа АСДУ-А переведена на управляющий вычислительный комплекс СМ-2М и внедрена в 18 крупных городах России.

Производство УВК СМ-2М заводом-изготовителем было прекращено в 1990 г., с 1992 г. практически прекращен выпуск каких-либо комплектующих и внешних устройств к этим вычислительным комплексам. По состоянию на 1996 г. все эксплуатирующиеся комплексы СМ-2М выработали свой срок амортизации, морально устарели и физически изношены. В связи с необходимостью продолжения эксплуатации АСДУ-А возникла потребность в переводе ПО центрального вычислительного комплекса системы на современные средства ВТ при условии обеспечения на период в несколько лет работы имеющегося периферийного оборудования.

Подобное положение по развитию комплексов технических средств характерно для большинства эксплуатирующихся АСДУ. При этом управление вычислительными и информационными ресурсами ориентировано на операционную систему SCO Unix версий 3.2 и 5.0, установленных на компьютерах -- файл-серверах (возможно использование Windows NT Server и др.); используется протокол обмена ЛВС Ethernet -- TCP/IP, а администрирование доступа и ведения БД по «клиент-серверной» технологии осуществляется СУБД Огас1е-7Л5.

Выбор средств ОС SCO Unix и СУБД Oracle обусловлен следующими аргументами:

* SCO Unix-3.2 -- наиболее отлаженная, эффективная и распространенная операционная среда серверов для многозадачных многопользовательских систем реального времени с высокими требованиями по быстродействию;

* СУБД Огас1е-7Л5 имеет наиболее высокий рейтинг по показателям эффективности на больших объемах информации, средствам администрирования доступа, отказоустойчивости, средствам отката и восстановления;

* СУБД Oracle является многоплатформенной операционной системой, имеет программные средства обмена данными со многими базами данных других типов, в том числе DBase-подобные, Clarion, SQL-подобные и пр.;

* высок уровень эффективности проектирования в СУБД Oracle средствами Case-технологии пакета Oracle Developer/2000;

* существует развитая система технической поддержки и сервиса по SCO Unix и СУБД Oracle на территории России.

«АСУ-Рейс» -- еще один пример технической реализации АСДУ-А, головной образец которой в течение ряда лет успешно эксплуатируется более чем на 35 маршрутах 2-го автобусного парка Москвы, может быть охарактеризован следующим образом: каждая ТЕ оборудуется радиостанцией для связи с центром управления, одометром, приемником радиоканала ближнего радиуса действия, датчиком наполнения ТЕ, табло-пультом водителя и микропроцессорным блоком, корректирующем работу всех бортовых устройств системы, располагающихся на ТЕ.

ОМП ТЕ на маршруте осуществляется при помощи одометра и средств радиоканала ближнего радиуса действия, в которые помимо бортового приемника входит радиомаяк, устанавливаемый на маршрутной сети. При проезде ТЕ в зоне действия радиомаяка координата пути вводится по радиоканалу на ТЕ и в сумме с данными о пройденном от маяка расстоянии определяет текущую координату ТЕ на маршруте. Радиоканал ближнего радиуса действия работает на частоте 820 МГц. Для связи ТЕ с центром управления выделяются два радиоканала в диапазоне частот 300 МГц; один используется для ведения переговоров в речевой форме, а другой -- для передачи цифровой информации.

Новые возможности в совершенствовании управления городскими пассажирскими перевозками реализуются на основе современных средств информатизации, радионавигации и связи.

Во многих городах началось создание автоматизированных радионавигационных систем управления (АРНСУ) городским транспортом. Пилотные образцы таких систем под руководством Министерства транспорта РФ внедрены фирмой НПП «Транснавигация» в ряде городов России. Наметилась тенденция к интегрированным решениям систем управления пассажирским транспортом в комплексе с управлением другими видами городского транспорта -- коммунальным, дежурно-техническим и аварийно-спасательным. Разработано прикладное ПО, использующее радионавигационное оборудование и отечественные разработки в области ГИС, адаптированные к требованиям автомобильного транспорта. Ниже перечислены основные подсистемы АРНСУ:

* подсистема информационно-технологического обеспечения -- формирование и ведение БД расписаний для маршрутов, водителей и остановок, а также графика работы ПС;

* подсистема диспетчерского управления пассажирским транспортом -- контроль маршрутизированного движения, управление ПС на маршруте и по парку в целом, анализ работы и отчетность;

* подсистема управления радиоканалом при речевой связи диспетчера с водителями ТС (индивидуальный режим, групповой режим, циркулярный режим) -- запись в архив БД переговоров диспетчеров и водителей;

* подсистема управления видеограммой города -- вывод информации о маршрутах, местоположении и движении ТС, а также справочной информации об отображаемых ТС;

* подсистема формирования отчетных форм о работе пассажирского транспорта -- отчетные формы по транспортным предприятиям, водителям и диспетчерам.

Программно-технические средства ЦДУ обеспечивают формирование и выпуск технологической документации для работы городского транспортного комплекса и контролируют выполнение заданных параметров его работы с момента выхода из парка до возвращения в парк.

Для связи ЦДУ с подвижными объектами разворачиваются базовые станции, монтируемые на радиомачтах, каждая из которых обеспечивает работу в своей оперативной зоне. Подвижные средства оснащаются бортовыми комплексами, включающими спутниковые навигационные приемники, бортовыми вычислительными устройствами для управления радиоканалом и подключения периферийных устройств, радиомодемом и УКВ-радиостанцией. В процессе работы навигационные данные в автоматическом режиме (без участия водителя) передаются через базовые станции в ЦДУ, где обрабатываются и отображаются по запросу на электронной карте города. Программные средства системы непрерывно анализируют параметры движения транспортных средств и сравнивают их с заданными. В случае возникновения отклонений система формирует соответствующие сообщения для диспетчера, который оценивает ситуацию и предпринимает адекватные действия. В случае возникновения ДТП или ЧС сигнал тревоги «SOS» в автоматическом режиме транслируется в адрес ЦДУ и дежурных подразделений служб общественной безопасности. ЦДУ производит оценку результатов работы по перевозке пассажиров и предоставляет информацию в распоряжение администрации города и руководителей транспортных предприятий.

При внедрении системы в полном объеме в масштабе города задействуются 5 -- 6 радиоканалов: 1 -- 2 для обмена данными и 4 -- речевыми сообщениями.

Сбор данных о местоположении каждой ПЕ производится с периодичностью один раз в минуту, что полностью удовлетворяет требованиям, разработанным для систем диспетчерского управления общественным транспортом. При этом предусмотрена возможность передачи экстренного сигнала тревоги с ТС, сигнала вызова на радиосвязь с задержкой приема в ЦДУ не более секунды. Водитель ТС имеет возможность проведения речевых переговоров с диспетчером или передачи формализованного сообщения в его адрес в любое время.

Бортовой комплекс ТС устанавливается в кабине водителя, обеспечивает удобное использование средств радиосвязи водителем в процессе движения и свободное считывание информации с дисплея без изменения положения тела как в дневное время при ярком солнечном свете, так и в ночное время. Бортовой комплекс имеет модульную конструкцию и предусматривает возможность наращивания функциональных возможностей за счет подключения дополнительных модулей.

Средства бортового комплекса обеспечивают также работу в режиме противоугонной системы и позволяют транслировать сигналы тревоги по различным алгоритмам в нештатных ситуациях.

Объединенный комплекс связи и обмена данными включает средства, устанавливаемые на стационарных и подвижных объектах, и использует:

* выделенные узкополосные радиоканалы УКВ-диапазона волн;

* выделенные проводные каналы и (или) широкополосные радиоканалы СВЧ-диапазона волн;

* коммутируемые телефонные каналы общего пользования.

Функционирование компонентов системы обеспечивается средствами объединенного комплекса связи и обмена данными и распределенного вычислительного комплекса, сопрягаемого с соответствующими информационными системами служб общественной безопасности с помощью информационных терминалов (рис. 6.5). В составе системы применяется серийно выпускаемое оборудование, имеющее продолжительный срок службы (для импортного оборудования не менее 65000 ч) и проверенное в условиях реальной эксплуатации. Такая реализация дает возможность упростить стационарную инфраструктуру, повысить надежность системы и снизить затраты на ее эксплуатацию и общую стоимость.



Средства связи и протоколы передачи данных обеспечивают обмен речевыми сообщениями и данными в следующих режимах:

* циркулярная передача речевых сообщений;

* двусторонний обмен речевыми сообщениями;

* передача данных в адрес заданного пользователя;

* передача данных в адрес группы пользователей;

* циркулярная передача данных;

* обмен данными в режиме электронной почты;

* удаленный доступ к БД;

* передача информации для пассажиров с выводом информации на остановочные табло.

Вся служебная информация, передаваемая по каналам объединенного комплекса связи и обмена данными, включая речевые переговоры между диспетчерами и водителями ТС, регистрируется и хранится в ЦДУ. Внесение изменений в хранимую информацию исключается, а доступ к ней обеспечивается только для ограниченной части пользователей.

Распределенный вычислительный комплекс включает средства, устанавливаемые на стационарных и подвижных объектах, и строится на основе стандартных серийно выпускаемых технических средств и компонентов (см. рис. 6.3).

Вычислительные средства, устанавливаемые на стационарных объектах, выполняют следующие функции:

* генерация данных, создание в автоматическом и ручном режимах алфавитно-цифровых, графических и мультимедийных файлов и записей в БД;

* доступ к данным со стороны отдельных и групп пользователей со своих рабочих мест с учетом установленных разграничений;

* модификация данных. Изменение и обновление данных в автоматическом и ручном режимах в соответствии с заданными алгоритмами;

* хранение данных в виде файлов, записей в базах данных и архивов на различных носителях;

* поиск данных, их выборка и сортировка по заданным критериям;

* обмен данными между отдельными пользователями и группами пользователей, компонентами системы и другими информационными системами;

* дополнительная обработка навигационной информации с целью повышения точности ОМП ТС в случае применения дифференциального режима;

* отображение данных в интересах отдельных пользователей и групп пользователей;

* анализ данных по заданным алгоритмам и критериям.

Вычислительные и навигационные средства, устанавливаемые на транспортных средствах, выполняют следующие функции:

* формирование навигационных и других данных о работе ТС в режиме реального времени и их запись в виде файлов заданного формата;

* обеспечение водителю ТС оперативного доступа к информационным ресурсам системы;

* модификация данных -- изменение и обновление в автоматическом и ручном режимах в соответствии с заданными алгоритмами;

* хранение навигационных и других данных в устройствах внешней памяти;

* обмен данными между ТС и ЦДУ;

* отображение данных по запросу водителя ТС или по инициативе системы;

* формирование голосовых сообщений водителю и пассажирам. К основным проблемам развития и более широкого внедрения

АРНСУ прежде всего следует отнести ограничения, указанные в действующей нормативной документации, которая регламентирует процессы приобретения, регистрации и эксплуатации радионавигационной аппаратуры, но не учитывает особенности массового применения такой аппаратуры на наземном автомобильном транспорте. Ее необходимо пересмотреть в сторону упрощения и ослабления ограничений.

Основным сдерживающим фактором в развитии применения навигационных систем на ГПТ в России является недостаток финансовых средств в бюджетах городов и транспортных предприятий (табл. 6.1). Необходимо организовать координацию работ российских предприятий в области создания и производства специализированных комплексов радионавигационного оборудования для автомобильного и городского пассажирского транспорта по согласованным техническим требованиям. Одна из проблем, возникающих при внедрении радионавигационных систем, -- необходимость принятия решений федерального уровня по освобождению полосы радиочастот для АРНСУ.

В качестве успешного примера внедрения современных технологий можно рассмотреть ситуацию в г. Омске: осуществлен перевод на ПК типа IBMPC центрального вычислительного комплекса АСДУ-А, ведется постепенная замена периферийных устройств контроля в автобусах и троллейбусах на новые средства непрерывной цифровой радиосвязи, что делает систему более эффективной, надежной и удобной. В Омске под контролем АСДУ круглосуточно работают все городские автобусы (130 маршрутов, 1060 ПЕ на линии в час «пик»), один троллейбусный маршрут. Достигнуты показатели: по регулярности движения -- 92 %, по выполнению плана рейсов -- 98,2 %.



Таблица 6.1 Эффект влияния работы АРНСДУ на доходы ГПТ

Функция АСДУ	Описание эффекта	Значение эффекта
Оптимизация расписания на отдельных маршрутах на основе регулярного автоматизированного обследования пассажиропотоков и скоростных режимов движения транспортных средств	Сокращение числа рейсов в «межпиковое» время при сохранении сложившегося уровня транспортного обслуживания. Сокращение потребности в некоммерческих автобусах в часы «пик» за счет ликвидации малозагруженных маршрутов, устранения дублирования маршрутов различными видами наземного транспорта	Сокращение общего пробега автобусов на 8,0... 10,0%. Сокращение потребностей в инвестициях в ПС на 1,0...3,0 %
Контроль местонахождения некоммерческих автобусов в период планового простоя	Предотвращение использования автобусов водителями для личных нужд	Сокращение общего пробега некоммерческих автобусов на 0,5... 1,5 %
Ликвидация сбоев при сходе автобусов с линии без участия линейных диспетчерских служб	Сокращение численности персонала, осуществляющего оперативное диспетчерское регулирование на линии	Уменьшение накладных расходов муниципальных транспортных предприятий на 1,0... 3,0%
Контроль соблюде -ния коммерческими автобусами установленного расписания движения	Предотвращение сверхпланового оттока пассажиров на коммерческие рейсы	Увеличение доходов муниципальных предприятий на 2,0...4,0 %
Контроль скорости движения автобусов	Сокращение расхода топлива	Сокращение себестоимости перевозок на 0,5... 1,0%

Департамент автомобильного транспорта при Правительстве РФ поставил цель поэтапного формирования всероссийской АРНСУ и обеспечения безопасного функционирования автомобильного транспорта, предусматривающей следующую структуру:

локальные диспетчерские системы по видам транспорта (город, пригород);

зональные корпоративные системы, обеспечивающие обмен информацией между локальными диспетчерскими системами;

межрегиональные системы, обеспечивающие обмен информацией между зональными системами на междугородних и международных перевозках.

ГЛАВА 7. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ АВТОПЕРЕВОЗОК

7.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕРНЕТА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕВОЗОК

Толковый словарь по информатике дает следующее определение информационной технологии (ИТ): совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.

Не имеет смысла говорить о полезности информации, если не указана задача. Целесообразность применения ИТ для обработки информации также может быть обусловлена только задачей, т.е. конкретной ситуацией предметной области, для которой необходимо выработать управленческое решение. Потребность в управлении возникает тогда, когда необходима координация действий членов коллектива, объединенных для достижения общих целей: обеспечения устойчивости функционирования или выживания объекта управления в конкурентной борьбе. Сначала цели носят обобщенный характер, а затем в процессе уточнения они формализуются управленческим аппаратом в виде целевых функций.