ПРИМЕНЕНИЕ И ПРИМЕР АРХИТЕКТУРЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

APPLICATION AND EXAMPLE OF INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEM ARCHITECTURE

Транспортные системы являются неотъемлемой частью повседневной жизни людей. Возрастающая зависимость общества от эффективной и функционирующей транспортной системы, мотивирует все больше и больше развивать концепцию интеллектуальных транспортных систем (ИТС).  Для улучшения эксплуатационных характеристик транспортных систем необходимо увеличить использование современных информационных технологий, чтобы сделать их более высокотехнологичными.

ИТС обладает большим потенциалом для обеспечения лучшей отдачи при вложении инвестиций по сравнению с традиционной транспортной техникой. Это связано с тем, что для многих стран ИТС уже является одним из ключевых факторов экономического роста, а также способствует снижению уровня безработицы. Разработка и внедрение ИТС является сложной задачей, поскольку необходимо построить грамотное архитектурное решение, которое должно связывать транспортные модули, разнородные устройства и различные типы данных, которые принимаются из разных источников. Получается, что организовать взаимодействие между различными транспортными модулями, становится сложным и дорогостоящим решением.

Такие виды взаимодействия требуются для организации комплексного планирования, мониторинга и предоставления сервиса в крупных географических масштабах. Несомненно, ИТС обладает большим потенциалом для решения данных проблем, но нуждается в сложной архитектуре для обеспечения масштабной работы, быстрой координации между различными системами управления трафиком из нескольких доменов и обработки большого объема данных, собранных из разных источников.

ОБЩЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ПРИМЕР АРХИТЕКТУРЫ ИТС

Общее применение

Области применения ИТС можно разделить на шесть основных категорий:

  • Информация для путешественников: информационные услуги для путешественников считаются наиболее распространенными и основными услугами ИТС. Они помогают путешественникам эффективно планировать свое путешествие. Данные приложения предоставляют два вида информации: статическую информацию, такую как географические данные об остановках транспортных средств, расписание движения транспорта и т. д., а такж динамическую информацию, такую как изменения в расписании автобусов, текущие погодные условия, закрытые дороги, ожидаемое время прибытия транспортных средств и т.д.  Основная цель такого рода приложений — это сделать поездку более комфортной и полезной. В основном жизненный цикл этих услуг представлен тря этапами: сбор данных, агрегирование и перевод данных, распространение информации. При сборе информации, данные, связанные с общественным транспортом, собираются с помощью различных типов устройств, таких как датчики на обочине дороги, GPS, камеры и т.д. Затем собранные данные отправляются в центр управления для обработки информации, чтобы извлечь информацию, которая также может помочь в будущем при планировании путешествия. После обработки информация публикуется различными способами, такими как публичные сообщения, табло и т. д., чтобы помочь путешественникам эффективно планировать свои поездки.
  • Управление трафиком.

Системы, которые встречаются на устройствах, связанных с управлением трафиком, таких как светофоры, устройства контроля въезда и т.д. Основной целью такого рода устройств является обеспечение эффективного использования существующей инфраструктуры.  Данные дорожного движения и наличие дорожных работ собираются с помощью различных контрольно-измерительных приборов, таких как придорожные датчики, GPS, камеры, и других устройств, и генерируют структурированное представление транспортных потоков для сбалансированного управления дорожной сетью.

  • Электронный билет и кошелек.

Приложения, которые предлагают гибкий способ оплаты в общественном транспорте. Они дают возможность улучшить финансирование транспортных систем, а также помогают уменьшить очереди за покупкой билетов. 

  • Системы безопасности транспортных средств.

Обеспечение многообразия способов для улучшения безопасности транспортных средств: таких как Ассистент для водителя, навигатор, контроль скорости, напоминание о непристегнутых ремнях безопасности, система предотвращения столкновений и т.д.. Поскольку одной из важных целей ИТС является повышение безопасности путешественников, данный вид приложений рассматривается в качестве основополагающего сервиса. ‘Система предотвращения столкновений" обеспечивает способ непрерывной связи между ТС<->ТС или ТС<->инфраструктура, чтобы избежать столкновений в слепых зонах. Систем "Контроль скорости" фокусируется на управлении скоростью транспортных средств в соответствии с их месторасположением и скоростным ограничением трассы. Большинство из этих сервисов взаимодействуют с пользователем через интерфейс машины (например, бортовой компьютер), чтобы обеспечить комфорт и безопасное использование приложений.

  • Инфраструктура ИКТ(информационно-коммуникационные технологии).

Имеет дело с базовыми технологиями, такими как GPS, придорожные камеры, протоколы связи и т.д. для взаимодействия приложений ИТС. 

  • Грузоперевозки и логистика.

Включает в себя приложения, связанные с отслеживанием пути транспортного средства.

Краткое описание каждой категории приложения представлена в Таблице 1.

Таблица 1., Услуги ИТС

Категория ИТС

Основные услуги ИТС

Информация для путешественников

• Статические данные и информация, поступающая в реальном времени, о частоте движения общественного транспорта

• Информация о погодных условиях.

• Информация о движении общественного транспорта в реальном времени.

• Информация о парковках

• Автоматическое определение месторасположения ТС

Управление трафиком

• Дорожные данные и ситуационные центры

• Контроль выездов

• Система адаптивного управления светофорами в зависимости от движения на перекрестках

Электронные билет и кошелек

• Система автоматического сбора пошлины

• Электронное пополнение баланса билета

• Умный билет для общественного транспорта

Системы безопасности транспортных средств

• Ассистент водителя

• Навигационные системы

• Напоминание о непристегнутых ремнях безопасности

• Системы обнаружения слепых зон

• Интеллектуальный контроль скорости

Инфраструктура ИКТ

• Сбор достоверных данных о трафике движения

• Протоколы передачи данных

• Обмен информацией

Грузоперевозки и логистика

• Отслеживание пути транспортного средства, в частности перевозка товаров и животных

• Флит менеджмент

 

Пример архитектуры ИТС для общественного использования

На основании областей применения ИТС (Таблица 1) можно предложить общую архитектуру для распределенных ИТС. Архитектура должна предполагать наблюдение за данными, поступающими из различных интерфейсов и несовпадающими форматами, что является большой проблемой, если маршрут включает несколько транспортных провайдеров. Также пользователи хотят видеть детализацию маршрута при изменении состояния доставки и возможность подключать внешние источники, особенно если в транспортной цепочке задействовано несколько компаний. На основании данных потребностей была составлена модель верхнего уровня распределенной ИТС.

На рисунке 1 показан верхний уровень такой распределенной системы. "Интеграционная платформа" (Integration Platform) поддерживает сбор данных из большого количества различных источников, таких как базы данных общественного транспорта, базы данных такси и т.д. Система принимает как статические данные, так и динамические данные о движении транспорта. ‘Платформа преобразования данных" (Transformation Layer Platform) фокусируется на обработке большого объема собранных данных и приведение его в общий формат, чтобы дать возможность выполнять необходимые действия другим подсистемам. "Событийно-ориентированная сервисная платформа" (Event-Oriented Service Platform) направлена на обеспечение свободной связи между поставщиками услуг и клиентами для обеспечения гибкого взаимодействия между различными компонентами. Это позволяет пользователям получать события через мобильное приложение, которые их интересуют, такие как прибытие автобуса на остановку.

http://meridian-journal.ru/uploads/1827-1.PNG

Рисунок 1. Эталонная архитектура ИТС

Рисунок 1 также иллюстрирует взаимодействие между "поставщиками услуг", "потребителями услуг" и "производителями услуг". Существующие системы, такие как сервисы такси и т. д., они рассматриваются как "поставщики услуг" и обозначаются буквой "S" на рисунке. Клиенты, обозначенные буквой "C", являются потребителями услуг через широкий спектр методов взаимодействия, таких как – веб-браузеры, смартфоны, планшеты и т.д. Некоторые компании также могут выступать в качестве потребителей, используя четко определенные API. Другой субъект, ‘производители’, обозначаются буквой "P". Платформа посередине выступает в качестве центрального координатора между поставщиками, потребителями и производителями. Она предоставляет распределенное хранилище данных, в котором совместно используется, управляется и агрегируется информация, созданная поставщиками услуг. Она также комбинирует в себе услуги от различных поставщиков в соответствии с запросами потребителей. Распределенное хранилище может быть основано, например, на облачных хранилищах данных или крупномасштабных системах общественного доступа. Центральная платформа также содержит структуру промежуточной среды программного обеспечения и "порталы", которые выступают в качестве интерфейсов (API) для взаимодействия с поставщиками услуг.

Вывод

Интеллектуальные транспортные системы становятся все более популярными в связи с ростом технологического прогресса. В статье приведен пример архитектуры распределенной информационной системы, который показывает тонкости взаимодействия производителей, поставщиков и потребителей транспортных услуг.

Список литературы

  1. Басс Л., Клементс П., Кацман Р. Архитектура программного обеспечения на практике. 2-е изд. Л. : Питер, 2010.
  2. .Чернышова Г.Ю., Пчелинцева Е.Г. Информационные технологии : учеб. пособие. Саратов, 2010.
  3. Цимбал А.А., Аншина М. Технологии создания распределенных си- стем. СПб. : Питер, 2012.