Интеллектуальные Транспортные Системы Реферат
Интеллектуальные Транспортные Системы Реферат
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
© Studref - Студенческие реферативные статьи и материалы (info{aт}studref.com) © 2017 - 2020
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой обработки персональных данных
Интеллектуальная транспортная система (ИТС) — совокупный технический и технологический комплекс систем, объединяющий подсистемы безопасности отдельных транспортных средств и организации безопасного дорожного движения в целом, а также предоставления информационного сервиса для участников дорожного движения и потенциальных субъектов транспортного процесса [5].
Отличительной особенностью современных ИТС является изменение статуса транспортной единицы от независимого, самостоятельного и в значительной степени непредсказуемого субъекта дорожного движения в сторону «активного», предсказуемого субъекта транспортно-информационного пространства. В этой связи одной из ключевых задач является развитие телематического комплекса дорожной инфраструктуры [5].
Оперативной задачей ИТС является осуществление и поддержка возможности автоматизированного и автоматического взаимодействия всех транспортных субъектов в реальном масштабе времени на адаптивных принципах [7].
Ключевым в построении ИТС является комплекс дорожно- транспортной, транспортно-технологической, транспортно-сервисной и информационной инфраструктуры. Фактически этот комплекс представляется как совокупность подсистем, в которой предусмотрена функция диспетчерского, оперативного и ситуационного координирования взаимодействия вовлеченных служб, ведомств и иных субъектов. Для организации такого взаимодействия необходимо создавать региональные диспетчерские центры. На федеральном (межведомственном) уровне необходимо сформировать единый орган контроля и надзора, реализующий функции сбора обобщенной информации, разработки планов реконструкции и доразвития дорожной системы, мониторинга индикаторов эффективности работы.
Построение ИТС невозможно без разработки и реализации проектных решений по формированию среды (комплекса) связи, учитывающей все виды связевого взаимодействия, от проводных (высокоскоростные оптоволоконные сети) до беспроводных (стандарты связи, доступные от операторов сотовой связи и радио до Интернета и транкинговых типов связей) [5,7].
Функциональная архитектура определяет модульную структуру ИТС, в которой прописываются целевые направления развертывания
ИТС (безопасность, организация дорожного движения, мониторинг на дороге и в транспортном средстве), а также целевые группы задач, вокруг которых формируются комплексы подсистем ИТС (подсистемы ИТС в транспортных средствах, в дорожной инфраструктуре, интегрированные подсистемы). К уровню модулей отнесено определение объектов ИТС (по назначению транспорта: коммерческие или индивидуальные и по функциональному охвату — подсистемы ИТС в дорожном хозяйстве).
Рис. 1.3. Типовая структура ИТС [5]
Структура объектов ИТС в значительной степени определяет комплекс групп подсистем, являющихся в соответствии с мировым опытом частью комплексных проектов ИТС. К группам подсистем относятся подсистемы диспетчерского управления всеми категориями транспорта, выполняющего коммерческие и целевые перевозки, подсистемы управления транспортными потоками, подсистемы информационного сервиса, а также группы подсистем дорожного хозяйства, в том числе по контролю транспортной ситуации и за состоянием дороги. Данные группы подсистем наиболее часто являются предметом целевого заказа на проектирование и могут существовать как интегрированно в составе ИТС, так и самостоятельно. Эти группы характеризуются региональным (муниципальным) уровнем контроля.
Посредством стандартизации телематических элементов и стандартов передачи информации формируются требования к параметрам оборота информации как внутри ИТС по технологическим задачам подсистем, так и с внешними информационными системами, в том числе с информационными системами других видов транспорта, оперативных служб органов исполнительной власти, имеющих компетенции и функции пользователей в сфере ИТС, а также в информационные системы уровня контролирующей надстройки (региональной, министерской, федеральной) в соответствии с формализованными требованиями к данной функции информационного обмена [7].
Другая форма классификации функций ИТС описывается иерархической структурой и процессами подсистем ИТС.
Подсистемы ИТС включают в себя несколько процессов. Каждый процесс характеризуется как конкретными функциями, так и параметрами, которые предъявляют требования к входной и выходной информации, а также к способу обработки информации. К требованиям к входной информации отдельных процессов относятся, кроме прочего, и частоты входной информации, определение интерфейсов входной информации, требования к передаче входной информации отдатчиков и т. д. К требованиям обработки информации в рамках процесса относятся, в частности, защищенность и надежность данных в процессах обработки, свойства используемых алгоритмов и т. д.
Для надежного функционирования телематических приложений следует обеспечить синхронизацию между отдельными процессами. Эта синхронизация может быть кодовая, чтобы обмен информацией происходил по согласованным протоколам, временная — для приведения массива информации к единой шкале времени, и пространственная, которая требует, чтобы информация была отнесена к единой общей точке пространства (например, к местоположению транспортных средств или товара при мультимодальных перевозках).
Физическая архитектура определяет требования, предъявляемые к программному обеспечению и аппаратным средствам информационных и телекоммуникационных технологий, включая их пространственную локализацию. В соответствии с установленной функциональной и информационной архитектурой следует определить конкретные физические решения телематических элементов и программное обеспечение ИТС (рис. 1.4). Критериями для принятия решений являются функциональность, безопасность, надежность и, не в последнюю очередь, общие расходы, связанные с приобретением и эксплуатацией системы.
Физическая архитектура первого уровня обусловлена выбором датчиков и исполнительных элементов (рис. 1.5). Между первым и вторым уровнями осуществляется передача самых важных данных, которая в большинстве случаев тесно связана с безопасностью дорожного движения и управлением транспортными потоками. Передача между первым и вторым уровнями обычно обеспечивается с помощью собственной специальной телекоммуникационной среды, которая должна гарантировать удовлетворение требованиям к защищенности, доступности и надежности передачи информации.
Второй уровень обрабатывает данные и осуществляет зональное управление. Он образуется в основном вычислительной техникой, состав которой определяется в соответствии с требованиями к обрабатываемой информации.
Телекоммуникация между вторым и третьим уровнями реализуется в соответствии с требованиями конкретных процессов. Эти требования весьма разнообразны. Обычно предполагается, что приблизительно половина информации передается без требований к надежности, доступности и защищенности, в то время, как передача второй половины должна гарантировать удовлетворение этим требованиям.
Рис. 1.5. Датчики и исполнительные элементы ИТС [7]
Третий уровень определен информационными технологиями управления и логистики крупнейших транспортных областей. Выбор программного обеспечения и аппаратных средств осуществляется исходя из требований отдельных процессов.
Телекоммуникационная среда между третьим, четвертым и пятым уровнями в подавляющем большинстве случаев образуется обычной средой одного из существующих операторов постоянных сетей. Передача в транзитном слое телекоммуникационных сетей отличается высокой степенью доступности и высоким качеством среды.
Пилотные проекты, направленные на поддержку систем безопасности для водителей, реализованные в разных странах, показывают, что можно существенно снизить количество происшествий и при этом повысить эффективность процесса проверки. Одним из перспективных проектов является «Интеллектуальная автомагистраль». В этом проекте нагрузку, связанную со сбором информации и передачей ее водителю, берет на себя инфраструктура, созданная вдоль дорог. В таком случае не надо оборудовать каждый автомобиль комплексной техникой, но, несмотря на это, сохраняется возможность как минимум однонаправленной связи с автомобилем, например, с помощью RDS-TMC или с помощью информирующих дисплеев.
Рис. 1.6. Функциональные схемы ИТС:
о — ситуационное управление в ИТС [9); б — управление в отношении единичного
Интеллектуальная автомагистраль покрыта телекоммуникационной средой, которая дает возможность собирать метеорологические, транспортные и другие данные в любой части магистрали и после их обработки в центре передавать их водителям в форме текущей информации или в форме приказов, управляемых дорожных знаков и ин-
Рис. 1.7. Иллюстрация проекта «Интеллектуальная автомагистраль» Automated Cruise-Assist Highway Systems (AHS) формационных дисплеев. Телекоммуникационная среда может быть беспроволочной или может быть образована сетями LAN или WAN.
Для реализации системы AHS (Automated Cruise-Assist Highway Systems) необходимо создать соответствующую инфраструктуру и осуществить следующие мероприятия [7]:
Центр управления передает информацию о нестандартных условиях движения водителю транспортного средства. При этом центр управления получает информацию от датчиков, сенсоров и камер путем измерения таких параметров, как интенсивность и скорость движения, наличие гололеда или воды на проезжей части, предельной видимости. Все растущее значение приобретает и речевая информация, такая как сообщения милиции, сервисных организаций или сообщения других водителей. В центре управления поступающая информация обрабатывается и передается водителю посредством информационной системы автомобиля, систем связи (например, с помощью системы DSRC или RDS-TMC). Для информирования всего транспортного потока используются информационные табло и управляемые дорожные знаки.
Рис. 1.8. Примеры применения информационных табло и управляемых дорожных
Рассматривая мировой опыт становления и развития региональных ИТС, можно привести следующие примеры успешной реализации автоматических систем управления движением (АСУД):
В современной практике принято относить АСУД к одному из четырех поколений [7].
Поколение 1. Расчет управляющих параметров и ввод их в АСУД выполняются вручную.
Поколение 2. Расчет управляющих параметров автоматизирован, ввод их в АСУД выполняется вручную.
Поколение 3. Расчет управляющих параметров и ввод их в АСУД автоматизированы. Управление (реагирование на изменения транспортного потока) производится с учетом динамики транспортных потоков (TR-метод) с помощью смены заранее рассчитанных временных таблиц.
Поколение 4. Расчет управляющих параметров и ввод их в АСУД автоматизированы. Управление производится в реальном времени (с краткосрочной задержкой реагирования или прогнозированием транспортных потоков), с учетом локальных изменений транспортных потоков.
Поколения 1—2 эффективны в городских условиях с густой сетью дорог (например, подобные системы используются в г. Нью-Йорк, США). АСУД 3-го и 4-го поколений установлены в настоящее время в нескольких десятках городов Великобритании, в Мадриде, Гонконге, Токио, Торонто, Бордо.
Периферийное оборудование, в том числе оборудование связи, применяется во всех без исключения классах АСУД. Для разных классов предпочтительно применение определенных видов, типов и типоразмеров аппаратных средств, но в целом все многообразие конструкций образует общий банк ИТС-оборудования (табл. 1.1), из которого для каждой АСУД может быть выбрано наиболее подходящее оборудование в соответствии с принципом специализированное™.
Средства контроля транспортных потоков
Специфицируется в составе смежных ИТС-подсистем
Периферийные устройства подключаются последовательно к местному, зональному и главному центрам управления, при этом обеспечивается иерархия команд.
Согласованное функционирование периферийных устройств между собой и с центрами управления поддерживается программным обеспечением, совместимость которого гарантируется соблюдением принципа открытости архитектуры и протоколов связи.
В целом АСУД поддерживает два независимых информационных потока:
Для повышения эффективности АСУД используется система видеонаблюдения, которая используется в следующих целях:
Данные, получаемые средствами видеонаблюдения в рамках программ АСУД, востребованы муниципальными властями, службами обеспечения безопасности дорожного движения, организациями, осуществляющими планирование дорожной сети города, службами экологического мониторинга, транспортными ведомствами.
Основные особенности технологических подсистем ИТС Одной из целей создания ИТС является обеспечение эффективности деятельности транспортного комплекса города за счет выбора и обоснования оптимальных (рациональных) стратегических и оперативных управленческих решений, направленных на повышение эффективности пассажирского, грузового и специального транспорта. Типовая архитектура взаимодействия технологических подсистем ИТС представлена на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Типовая архитектура взаимодействия технологических подсистем ИТС [9]
Поскольку номенклатура функциональностей для каждого вида транспорта своя, то, естественно, архитектура всех конкретных технологических подсистем ИТС также будет различаться.
Основными факторами, стимулирующими развертывание технологических подсистем ИТС на коммерческом автотранспорте, являются:
По области (территории) охвата технологические подсистемы ИТС подразделяют на локальные системы и системы, обеспечивающие управление транспортом в городе в целом или отдельном его районе, регионе, на отдельной автомагистрали или полигоне дорожной сети, в транспортном коридоре. Кроме того, уже созданы системы, действующие на национальном и даже наднациональном уровнях (континентальные системы).
По масштабу технологические подсистемы ИТС можно разделить на большие системы, которые обеспечивают управление парком практически без ограничения его численности, средние системы, управляющие парком до 1000 единиц, и малые системы, управляющие парком до 100 единиц.
По комплексности объекта управления (предоставляемых сервисов) технологические подсистемы ИТС можно разделять на специализированные и комплексные системы.
Специализированные технологические подсистемы ИТС предназначены для управления парком отдельных предприятий или подсистемами локальной транспортной системы (скажем, автобусным транспортом города или работой по вывозу бытового мусора в нем). Специализированные технологические подсистемы ИТС используются для управления на практически унифицированной аппаратной и системно-программной базе (средства навигации, связи, базы данных) следующими видами транспортных услуг:
По архитектуре технологические подсистемы ИТС можно разделить на системы автономные (индивидуальные, закрытые) и открытые системы активного пользования.
Открытые технологические подсистемы ИТС коллективного пользования организованы с выделением централизованного функционального ядра (телематический центр, телематический сервер и т. п.), обеспечивающего, прежде всего, телематические функции:
С учетом требований безопасности все большую важность приобретает работа по использованию современных технических средств в системе контроля за автомобильными перевозками. Задача расширения сферы их применения поставлена Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 г.
К таким средствам относятся, в частности, бортовые контрольные устройства (тахографы), обеспечивающие контроль соблюдения режимов труда и отдыха водителей, режимов движения автомобиля и при необходимости других параметров. Применение тахографов на международных автомобильных перевозках является обязательным согласно требованиям «Европейского Соглашения, касающегося работы экипажей транспортных средств, производящих международные автомобильные перевозки» (ЕСТР), к которому присоединилась и Россия.
Применение тахографов обеспечивает:
Рис. 1.10. Оснащение подвижного состава тахографами [9]
Реализация основных функций технологических подсистем ИТС для различных видов транспорта основана на использовании глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). На транспорте технически возможно использование трех систем: GPS, ГЛОНАСС и GALILEO.
В отношении средств спутниковой навигации можно отметить, что данные средства являются неотъемлемым условием функционирования и развития современной ИТС и обеспечивают:
Навигационная система ТС может получать сигналы от космических аппаратов различных навигационных спутниковых систем, которые позволяют ее электронному блоку управления вычислять относительное местоположение транспортного средства наряду с его скоростью и направлением движения, используя входы от датчиков скорости вращения колес и гироскопического датчика. Конфигурация участка пройденного пути, полученная с помощью навигационного исчисления, сравнивается с конфигурацией дорог или местности, нанесенных на карту, и система находит текущие координаты ТС.
К первому поколению спутниковых систем можно отнести системы, которые разрабатывались до 1970-х годов и использовались более двух десятилетий: NNSS (Navy Navigation Satellite System — первоначально предназначалась для ВМФ США), ЦИКАДА (СССР) [10]. Ко второму поколению относятся две системы: GPS (США) и ГЛОНАСС (РФ). GPS (Global Positioning System) имеет параллельное название NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging) [10].
Глобальная позиционирующая система GPS разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. Основной принцип использования системы — определение местоположения путем измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приема антенной GPS-приемника. То есть для определения трехмерных координат GPS-приемнику нужно знать расстояние до трех спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приемника используются сигналы как минимум с четырех спутников [10].
Другая глобальная американская система WAAS (англ. Wide Area Augmentation System) по распространению дифференциальных поправок разработана в США для повышения точности позиционирования и достоверности данных навигационных GPS систем. В Европе и Азии на основе WAAS созданы и функционируют аналогичные системы. К примеру, Европейский проект EGNOS дает точность определения координат на территории Европы на уровне 1—3 м.
Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны Российской Федерации. Принцип измерения российской системы аналогичен американской системе GPS (NAVSTAR). На 7 марта 2009 г. в системе действовало 20 спутников, что обеспечило непрерывную навигацию почти на всей территории России. Европейская часть обеспечена сигналом на 95—99 %. На остальной части земного шара интегральная доступность не ниже 80 %.
В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстает от аналогичных показателей для GPS. По состоянию на 2009 г. точность определения координат российской системой составляла около 10 м, а американской — до 5 м. На территории Северной Америки может быть использована система WAAS, повышающая точность до 3 м. Первый спутник ГЛОНАСС был выведен Советским Союзом на орбиту 12 октября 1982 г. 24 сентября 1993 г. система была официально принята в эксплуатацию.
Являясь технологическими подсистемами комплексной ИТС, на грузовом и специальном транспорте во всем мире используются многочисленные коммерческие навигационные системы. Провайдеры предлагают технологии спутникового позиционирования подвижных объектов, системы спутниковой, радио- и сотовой связи, а также сетевые технологии для контроля движения транспортных и иных подвижных средств или отдельных грузов, например в контейнерах.
В настоящее время в нашей стране активно развивается проект по внедрению системы «ЭРА ГЛОНАСС», обеспечивающей экстренное реагирование при авариях, основанное на применении российских средств глобальной спутниковой навигации, ГЛОНАСС, и систем спутникового мониторинга транспорта. По прогнозам экспертов, внедрение системы «ЭРА ГЛОНАСС» позволит сократить время реагирования экстренных служб при ДТП на 10—30 %, при этом уменьшится тяжесть последствий травматизма и смертности на дорогах; снизятся расходы бюджета на ликвидацию последствий ДТП примерно в 1,5—2 раза.
Наряду с развитием глобальных ИТС продолжают развиваться системы автоматического регулирования параметров движения автомобиля, повышающие их активную безопасность, которая во многом определяется такими эксплуатационными свойствами, как тормозные свойства, управляемость и устойчивость. В следующем разделе рассмотрены некоторые примеры и ключевые особенности таких систем.
Поможем написать работу на аналогичную тему
Интеллектуальные транспортные системы
Интеллектуальные транспортные системы
Интеллектуальные транспортные системы
Здравствуйте! Меня зовут Светлана. Хотите узнать стоимость написания работы?
Интеллектуальные транспортные системы - Автоматические...
Интеллектуальные транспортные системы - реферат , курсовая...
Интеллектуальные транспортные системы как катализатор...
Интеллектуальные транспортные системы
Интеллектуальные транспортные системы : перспективы...
Мой Лучший Друг Мама Сочинение
Виды Рефератов Кратко
Сочинение О Ленивой Девочке
Итоговое Сочинение Лимит Слов
Реферат Космическая Роль Растений