Верхнеуровневая архитектура ИТС

Основные цели создания ИТС в разных странах

Мировой опыт применения системных решений в области ИТС:

Италия Франция Чехия
Германия Великобритания Финляндия
Южная Корея Китай Сингапур

 

Мировой опыт создания интеллектуальных транспортных систем подтвердил их высокую эффективность в повышении безопасности дорожного движения и одновременно в повышении качества работы региональных транспортных систем и работы автомобильного транспорта за счет расширения возможностей контроля за соблюдением правил дорожного движения, своевременного и качественного информирования участников дорожного движения, оптимизации перевозок, распределения нагрузок на транспортную инфраструктуру, решения транспортных проблем городов, внедрения электронных платежей, снижения загрязнения окружающей среды.

С целью гармонизации технических решений по ИТС не только внутри страны, но и на международном уровне, разработка стандартов в этой области должна осуществляться и контролироваться государством.

Процесс международной стандартизации информационно-коммуникационных технологий осуществляется на мировом уровне в Международной организации по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO), а на европейском уровне – в Европейском комитете по стандартизации (Comité Européen de Normalisation, CEN), Европейском комитете по электротехнической стандартизации (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique, CENELEC) и Европейском институте по стандартизации в области телекоммуникаций (European Telecommunications Standards Institute, ETSI).

Концептуально важно подчеркнуть четыре основных направления государственной деятельности в области создания ИТС:

  • организующая и координирующая роль в создании основы для разработки национальной архитектуры ИТС и координационных планов развития;
  • регулирующая роль - создание правового поля, стандартизация параметров в сфере безопасности и технической совместимости;
  • стимулирующая роль – поддержка исследований и социально-ориентированных пилотных проектов ИТС в сфере общественного транспорта и неотложных служб;
  • инвестиционная роль - разработка и реализация проектов ИТС, решающих задачи безопасности и производительности, которые могут создаваться и эксплуатироваться с привлечением частного капитала на условиях государственно-частного партнерства.

 

Верхнеуровневая архитектура ИТС

Основой для формирования архитектуры ИТС служит перечень пользовательских услуг ИТС, т.е. структуры связанных подсистем, которые вместе обеспечивают предоставление пользовательских услуг с использованием своих функциональных возможностей и определенных интерфейсов между собой.

В большинстве стран Евросоюза внедрены и используются подсистемы ИТС, направленные на решение самых разных прикладных задач. С их помощью европейцам удается если не решить полностью, то снизить остроту таких проблем, как транспортные заторы, высокий уровень загрязнения воздуха, неэффективная работа общественного транспорта.

В типовом варианте национальные архитектуры ИТС большинства европейских государств содержат три уровня:

Рассмотрим подробнее, что включает в себя каждый из уровней.

  1. Организационный уровень включает органы управления, стратегии управления, механизмы финансирования и процессы, которые требуются для эффективного внедрения, эксплуатации и содержания ИТС. Организационный уровень является нижним, потому что необходимым условием успешной реализации программы создания и эксплуатации ИТС является надежная организационная поддержка и эффективные решения.
  2. Транспортный уровень включает подсистемы и интерфейсы, используемые для предоставления транспортных услуг, а также основные функции и описания данных, требуемые для каждой конкретной транспортной услуги. Транспортный уровень является основным и важнейшим компонентом архитектуры ИТС.
  3. Коммуникационный уровень содержит общее описание коммуникационных услуг и технологий передачи данных. Архитектура ИТС ориентирована на системную интеграцию, а системная интеграция, в свою очередь, требует эффективных коммуникаций. Для коммуникационного уровня разработан целый ряд стандартных протоколов взаимодействия.

Не существует универсальной телекоммуникационной технологии, единой и достаточной для коммуникационного уровня. Выбор набора используемых телекоммуникационных технологий всегда должен соответствовать требованиям приложений и окружающей среды. Это еще раз подчеркивает необходимость разработки интегрированных решений, включающих в себя все необходимые телекоммуникации и скрывающих их разнородность. В физической архитектуре ИТС, как правило, представлены 22 подсистемы, разделенные на 4 класса:

 

Основные цели создания ИТС в разных странах

Каждая страна, разрабатывающая и внедряющая ИТС на своей территории, выделяет приоритетные направления, актуальные для их географического положения и социально-экономической ситуации.

Однако задачи, которые решают государства в рамках реализации своих приоритетов, отвечают общим целям мирового уровня.

Разработки и развертывание ИТС — это потенциально эффективный конкурентоспособный инновационный бизнес и стимул развития нового высокотехнологичного сектора промышленности, что является важным антикризисным фактором. Механизмы реализации отличаются в разных странах, однако ключевые компоненты одинаковы везде.

 

Мировой опыт применения системных решений в области ИТС:

 

Италия. Система мониторинга движения и сбора платы за проезд по платным автомобильным дорогам

В Италии в рамках развития ИТС развернута система автоматизированного мониторинга движения автотранспорта и управления его движением. Данная система охватывает около 6000 км платных автодорог и основные национальные автомагистрали. Система мониторинга автотранспортных потоков в Италии интегрирована с системой Telepass, обеспечивающей автоматизированный сбор платы за проезд.

 

Франция. Информирование участников дорожного движения о дорожно-транспортной ситуации

Франция является одним из европейских лидеров в сфере внедрения ИТС. В северной Франции действует комплексная система автоматического мониторинга и управления движением автотранспорта на дорогах, в том числе платных, связывающих Париж, Лилль, Руан и Ренн. Организационной основой системы является государственно-частное партнерство между правительством Франции, правительствами департаментов и двумя частными операторами системы платных дорог – фирмами SAPN и SANEF. Для информирования водителей об условиях движения на наиболее загруженных участках скоростных дорог, например, в зоне тяготения Парижа, широко используются табло с переменной информацией, на которые выводятся сведения о прогнозируемом времени проезда до ближайших населенных пунктов.

 

Чехия. Система динамического взвешивания транспортных средств

Система взвешивания в движении (Weigh-in-motion, WiM): используется для обнаружения перегруженных транспортных средств с целью защиты существующей дорожной сети от повреждений и сбора статистических данных о транспорте, использующем чешские дороги. Система динамического взвешивания состоит из блока оценки, классификатора в распределительном щите, расположенного рядом с дорогой, и соответствующих пьезоэлементов и индуктивных петель на каждой полосе движения. В нее также входят видеокамеры для идентификации регистрационных номеров с инфракрасной подсветкой. Полученная системой информация через сети мобильной связи или систему информирования о дорожной обстановке передается в пункты повторного взвешивания. В настоящее время на дорожной сети Чехии эксплуатируются 10 станций взвешивания.

 

Германия. Управление движением по автомагистралям

В Германии системы управления автомагистралями установлены на 3200 км федеральной дорожной сети.

В качестве примера можно привести автоматизированную систему управления дорожным движением (АСУДД), используемую на федеральном автобане А9. Согласно отчетам Дирекции автобанов Южной Баварии, внедрение АСУДД на этой трассе позволило:

  • Уменьшить материальные потери, связанные с ДТП;
  • Сократить временные затраты (время поездки и простоя);
  • Снизить эксплуатационные затраты (расход топлива);
  • Сократить выбросы выхлопных газов;
  • Снизить количество ДТП на 35,9%;
  • Снизить количество ДТП с пострадавшими на 34,4%;
  • Снизить число пострадавших в результате ДТП на 31,0%.

Управление транспортными потоками обеспечивается знаками переменной информации, в основном регламентирующими скорость движения, и табло переменной информации (дорожными информационными табло), рекомендующими, помимо прочего, оптимальные маршруты движения. Также используются многопозиционные указатели, регулирующие движение по полосам и на въездах на автомагистраль.

 

Великобритания. Приоритетный проезд автобусов через светофоры и введение платного въезда

В последнее время Лондон внедряет систему автоматического определения местоположения транспортных средств (Automatic Vehicle Location – AVL) на базе GPS для управления автобусным парком, информирования пассажиров в реальном времени и обеспечения приоритетного проезда автобусов через светофоры. Система называется iBus и будет охватывать 3 200 светофоров и 8 000 автобусов.

Система iBus позволяет обеспечить приоритетный проезд автобусов через светофоры в Лондоне в намного более широком масштабе, поскольку затраты на инфраструктуру, связанные с «виртуальными» детекторами автобусов ниже, а функциональные возможности/выгоды от реализации системы выше. Предоставление приоритета автобусам при проезде светофоров с использованием системы iBus может быть представлено простой схемой.

 

Финляндия. Создание и использование системы метеомониторинга

В Хельсинки находится фирма Vaisala, мировой лидер по разработке и производству оборудования и систем измерений параметров окружающей среды. Первые автоматические дорожные станции Vaisala были установлены в 1977 г. Эти метеостанции положили начало созданию погодных дорожных информационных систем, которые стали прообразом созданных в 2000-х годах систем управления качеством содержания автомобильных дорог.

Всего в Финляндии порядка 400 дорожных метеостанций и 300 погодных видеокамер. Дорожные метеостанции используются для мониторинга различных факторов, необходимых для обслуживания дорог, таких как состояние дорожного покрытия, температура воздуха и поверхности дороги. Погодные камеры на дорогах используются для визуального наблюдения за дорожными и погодными условиями.

Системы постоянно информируют водителей о дорожной обстановке в городе передавая сообщения по радио в диапазоне АМ или FM.

 

Южная Корея. Внедрение общегородской системы управления дорожным движением TOPIS

Внедрение общегородской системы управления дорожным движением TOPIS (Transport Operation and Information Service) в Сеуле заняло шесть лет. Ядром системы является Центр управления и информирования.

Администрация Сеула внедрила TOPIS, чтобы обеспечить полное управление дорожным движением, объединив воедино сервисы, которые прежде предоставлялись разными центрами, создав тем самым улучшенную службу управления дорожным движением.

Разработка TOPIS проводилась поэтапно, начиная с объединения соответствующих ведомств и интеграции рассредоточенной информации о транспорте в 2004 г.

В настоящее время создание комплексного центра управления дорожным движением завершено, путем объединения его в информационный центр управления транспортом.

Система TOPIS определяет заторы, вызванные авариями и строительными работами, осуществляет контроль состояния трафика на 450 дорогах и 3000 перекрёстках в режиме реального времени, используя более 700 камер видеонаблюдения установленных по всему городу. TOPIS предоставляет информацию о дорожном движении, собирая рассредоточенную информацию о частном и общественном транспорте, а также основные сведения о дорожной ситуации в реальном времени посредством объединения, прежде всего разрозненных центров.

Система TOPIS также объединяет в себе карты оплаты проезда (T-card), автоматическое регулирование системы, систему радиовещания на транспорте, и службу полиции в единый административный центр. Таким образом, через единый центр информация о работе 8 000 автобусов в Сеуле обрабатывается в режиме реального времени, предоставляя данные о каждом автобусе и каждом маршруте.

Эта функциональность достигается за счет использования GPS и беспроводной связи.

 

Китай. Решение проблемы транспортных пробок в условиях высокой загруженности дорог при отсутствии возможности нового строительства

Проект ИТС Гонконга имеет 4 ключевые функции, относящихся к проблеме транспортных пробок. Функции проекта ИТС включают управление движением, мониторинг, анализ данных и управление. С помощью проекта реализуется эффективное управление движением через систему наблюдения и управления движением (Traffic Control and Surveillance System – TCSS), отслеживающей все основные скоростные магистрали, дорожные тоннели и выбранные магистральные дороги.

Система управления движением (Area Traffic Control – ATC) используется для мониторинга городских дорог. Системы видеонаблюдения и сенсоры используются для сбора дорожной информации, и полезная информация о движении и маршрутах распространяется через СМИ, дорожные знаки и контроллеры.

В Гонконге действует единая система управления светофорами, с помощью сенсорных проводов, расположенных под асфальтом. Эти провода определяют количество машин на дороге, поэтому зелёный свет начинает гореть дольше на том направлении, на котором стоит большее число машин. Зачастую из нескольких близко расположенных дорог делают «зелёную» зону, чтобы поток, пройдя один перекрёсток, не задерживался на другом.

 

Сингапур. Электронная система сбора денег на дорогах

В сингапурской системе борьбы с пробками на первый план выходит Электронная система сбора денег на дорогах (Electronic Road Pricing — ERP). В деловом центре Сингапура с 1975 года установлены специальные арки, проезд через которые изначально осуществлялся только по лицензиям.

Сейчас этот процесс полностью автоматизирован: при проезде через такую арку ERP с кэш-карты (In-Vehicle Unit – IU) — ими оборудованы практически все машины) автовладельца снимается определенная сумма.

В зависимости от времени суток стоимость проезда изменяется, т.е. применяется сложная, многоступенчатая тарификация. Таким образом, каждый водитель может сам выбрать маршрут: более длинный, но более дешевый и без пробок, или же короткий, но дорогой и с пробками. Стоимость проезда для легкового и грузового транспорта также различается — грузовой платит в два раза больше.

По оценкам экспертов, внедрение ERP позволило добиться снижения трафика в пиковые часы на 25 000 автомобилей и увеличения средней скорости движения на 20 км/ч, а экономический эффект от сокращения времени пребывания в пробках превысил $40 млн.