Объединение по транспортной телематике ЧР

Association for Transport Telematic of the Czech Republic

Основной задачей «Объединения по транспортной телематике» является достижение на
базе активной и координированной деятельности ускоренного развития транспортной
телематики в области дорожного, железнодорожного, водного и воздушного транспорта
в Чешской Республике с целью обеспечения технических, экономических и экологических
результатов для народного хозяйства и членов Объединения.

Для данной цели SDT в частности:

	действует в качестве интегрирующего звена на
территории республики во всех видах
транспорта

	систематически популяризирует свою
деятельность дома и за границей и уста-
навливает связи с аналогичными зарубежными
организациями

	организует деятельность по образованию
и сотрудничает с органами государственной
и местной власти на территории Чешской
Республики при развитии и поддержке научной,
технической и предпринимательской
деятельности своих членов

	сотрудничает с предпринимательскими
союзами, хозяйственными палатами и объеди-
нениями на основе договоров, заключенных
в соответствии с уставом SDT

	сотрудничает с техническим комитетом С16
«Интеллектуальные системы» Международной
дорожной организации PIARC и участвует
в формировании национальной политики
телематики

	сотрудничает с кураторами технической
комиссии CEN/TC278 и ISO/TC204 в области
телематики и внедряет в жизнь результаты
стандартизации

Контактный адрес: Объединение по транспортной телематике

Нам. Франце Кафки 7,110 00 Прага 1, www.telematika.cz |

Офис:	Новодворска 1010/14, 142 00 Прага 4, Чешская Республика |

Президент Объединения:	Секретариат:

Проф. Инж. Павел Пржибыл, к т.н.	Ленка Кыселкова

e-mail: pribylp@eltodo.cz	e-mail: kyselkoval@sdt.cz
Павел Пржибыл
Мирослав Свитек

ТЕЛЕМАТИКА

ТРАНСПОРТЕ

Научный редактор проф. В. В. Сильянов



Прага-Москва

2004
Пржибыл Павел, Свитек Мирослав

ТЕЛЕМАТИКА НА ТРАНСПОРТЕ

Перевод с чешского О. Бузека и В. Бузковой. Под редакцией проф. В. В, Сильянова
М.: МАДИ (ГТУ), 2003 - 540с

В книге детально рассмотрен международный опыт практического применения
телематики на транспорте для обеспечения экономичности, удобства и безопасности
его функционирования. Рассматриваются наиболее важные международные проекты
по транспортной телематике. Большое внимание уделяется основам формирования
понятий телематика и интеллектуальные транспортные системы. В книге достаточно
детально рассмотрены сферы применения телематики в автотранспортном комплексе
и на городском пассажирском общественном транспорте.

Книга рекомендуется специалистам транспор гной отрасли и руководителям городских
и местных администраций, связанных с применением новых технологий
в транспортном процессе.

Книга рекомендуется в качестве учебного пособия для студентов и аспирантов вузов,
обучающихся по специальностям управление перевозками на транспорте, организация
и безопасность движения, автомобили и автомобильное хозяйство и автомобильные
дороги.

Copyright © Пржибыл Павел, Свитек Мирослав, Praha 2004

BEN - technicka literature, Vesinova 5. 100 00 Praha 10

УЦК 656.13:681.3:621.398

ББК 39.3:32 81:32.968

Copyright © 2004, МАДИ(ГТУ), Москва, Россия

1. vyd.

ISBN 80-7300-100-4

EAN 9788073001001
ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ....................18

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.....................................................19

ПРЕДИСЛОВИЕ.............................................................27

ВВЕДЕНИЕ................................................................29

1	СС  ИКАЦИЯ

И АРХИТЕКТУРА ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ......................33

1.1	Введение........................................................34

1.2	Архитектура транспортной телематики.............................36

1.2.1	Функциональная архитектура......................................36

1.2.2	Информационная архитектура......................................36

1.2.2.1	Составляющие процессы тран< портной телематики..................36

1.2.2.2	Иерархическая структура транспортной телематики.................37

1.2.3	Физическая и коммуникационная архитектура.......................40

1.2.4	Организационная архитектура.....................................41

1.3	Основные подсистемы транспортно-телематических систем......41

1.3.1	Технические подсистемы..........................................43

1.3.1.1	Исполнительные элементы.........................................43

1.3.1.2	Датчики.........................................................44

1.3.1.3	Коммуникационная инфраструктура.................................45

1.3.1.4	Информационные технологии.......................................47

1.3.2	Подсистемы управления процессами................................47

1.3.2.1	Транспортный менеджмент городов.................................47

1.3.2.2	Управление движением на автомобильных дорогах и автомагистралях.54

1.3.2.3	Экологический мониторинг........................................58

1.3.3	Паспортные и экономические подсистемы...........................60

1.4	Национальная концепция внедрения транспортной телематики...61

1.4.1	Подготовительные работы.........................................61

1.4.2	Анализ фактического состояния...................................62

1.4.3	Третий этап - опредблениг целей.................................63

1 -4.4	Определение задания.............................................63

1-4.5	План внедрения..................................................64
14 6	Реализация национального пилотного проекта................   64

1.4.7	Роль частного сектора........................................65

1.5	Заключение...................................................68

2	ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В ГОРОДАХ.............................69

2.1	Введение.....................................................70

2.1.1	Назначение систем управления.................................70

2.1.2	Европейский опыт.............................................71

2.1.3	Опыт Азиатских стран.........................................74

2.1.4	Опыт США и Канады............................................75

2.2	Основные принципы работы городской системы

управления транспортными потоками............................76

2.2.1	Иерархия городских систем управления.........................77

2.2.2	Телематические подсистемы городской

системы управления движением транспортных потоков............80

2.3	Системы управления транспортными

потоками на городских сетях..................................80

2.3.1	Управление движением в транспортных узлах....................82

2.3.2	Управление транспортными потоками на сети....................84

2.3.3	Автономное управление........................................86

2.3.4	Управление в режиме текущего времени (онлайн)................89

2.4	Метод оптимизации управления движением

на сети городских дорог - TRANSYT............................90

2.4.1	Основные принципы, используемые в TRANSYT....................91

2.4.2	Основные предпосылки.........................................92

2.4.3	Представление транспортной сети..............................92

2.4.4	Распределение интенсивности движения по циклам...............92

2.4.5	Распределение интенсивности движения по полосам автомобильной дороги 94

2.4.6	Задержки движения............................................95

2.4.7	Инструменты оптимизации в программе TRANSYT..................97

2.4.8	Общая оценка программы TRANSYT............................. 100

2.5	Системы с централизованным интеллектом......................101

2.5.1	Программа управления транспортными потоками SCOOT.......... 102

2.5.2	Результаты управления с помощью программы SCATS............ 113

2.5.3	Оценка эффективности программ SCOOT и SCATS................ 114
2.6	Системы с децентрализованным интеллектом......................114

2.6.1	Описание программы MOTION..................................... 115

2.6.2	Выявление заторов и дорожно-транспортных происшествий - модуль CIM 120

2.6.3	Преимущество городского пассажирского

общественного транспорта \ГПОТ).............................. 125

2.6.4	Результаты управления с помощью MOTION . .................... 125

2.7	Экспертные методы управления..................................128

2.7.1	Определение проблемы насыщенных движением сетей.............. 128

2.7.2	Модель задержки в транспортном узле...........................131

2.7.3	Задача управления насыщенной транспортной сетью.............. 134

2.7.4	Экспертные системы............................................136

2.7.5	Управление с помощью нечеткой логики......................... 139

2.8	Требования, предъявляемые к управлению

на уровне комплекса...........................................140

2.9	Возможности управления транспортным потоком...................142

2.9.1	Управление путем остановки транспортных средств.............. 142

2.9.2	Управление путем изменения характеристик движения............ 143

2.9.3	Управление информацией и направлением движения............... 143

2.9.4	Информационная система, воздействующая на весь транспортный поток.... 144

2.9.5	Информационная система в индивидуальном транспортном средстве.145

2.9.6	Информация перед поездкой.................................... 146

2.9.7	Направляющая система, воздействующая на транспортный поток... 146

2.9.8	Направляющая система в индивидуальном -транспортном средстве. 147

2.10	Заключение....................................................148

МГОРОДСКОЙ ПАССАЖИРСКИЙ
ОБЩЕСТВЕННЫЙ ТРАНСПОР Г.....................................  149

3.1	Введение......................................................150

3.2	Городской общественный транспорт и телематика.................152

3.2.1	Информация для пассажиров.................................... 152

3.2.1.1	Высшая форма организации работы

общественного транспорта - ROMANSE........................... 152

3.2.1.2	Информация внутри транспортных средств

городского общественного транспорта.......................... 155
3.2.2	Комбинированное использование различных
видов городского общественного транспорта........................ 156

3.2.3	Повышение безопасности движения.......................... 157

3.2.4	Электронная оплата за транспортные услуги................ 157

3.3	Обеспечение приоритетного движения

городского общественного транспорта.......................158

3.3.1	Контактный и бесконтактный приоритеты проезда............ 162

3.3.1.1	Контактное детектирование транспортного средства......... 162

3.3.1.2	Местная система - радиосвязь на короткие расстояния...... 164

3.3.1.3	Централизованная система предоставления приоритета, основанная

на GPS....................................................173

3.4	Транспортные средства с правом преимущественного проезда...175

3.4.1	Способы обеспечения приоритетного проезда.................175

3.5	Средства оказания помощи инвалидам....................... 177

3.6	Стандарты и экологические правила.........................178

3.7	За ключение...............................................180

4	ОРГАНИЗАЦИЯ СТОЯНОК

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.................................... 181

4.1	Введение..................................................182

4.2	Применение телематических устройств

на стоянках и в гаражах...................................182

4.3	Решение проблемы стоянок транспортных средств

при разработке транспортной планировки города.............183

4.4	Емкости стоянок и парковок на дорогах общего пользования...183

4.4.1	Система парковочных автоматов............................ 184

4.4.2	Способы платежа за пользование стоянкой.................. 186

4.4.2.1	Система платежа наличными.................................186

4.4.2.2	Система электронного платежа............................. 188

4.4.3	Пример создания «Зоны платной парковки» в центре Праги... 188

4.5	Охраняемые стоянки и парковки.............................191

4.6	Перехватывающие стоянки и парковки типа P+R...............191

4.6.1	Система направления к местам парковки P+R.................192

4.6.2	Система управления стоянками P+R......................... 194
4.6.3	Надежность системы P+R..................................... 1%

4.6.4	Технические подсистемы парковок P+R....................... 197

4.6.5	Пример стоянок типа P+R в г. Праге.........................200

4.7	Емкости гаражных стоянок...................................201

4.7.1	Схемы парковки автомобилей в гаражах.......................203

4.7.2	Системы для расстановки автомобилей........................205

4.7.3	Пример решения автоматической
парковочной системы общего гаражного объекта.......................207

4.8	Информация о стоянках и парковках

и наличии свободных мест в них в Интернете.................211

4.9	Заключение.................................................212

5	АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ..............................213

5.1	Причины и последствия дорожно-транспортных происшествий........214

5.2	Системы повышения безопасности движения

на автомобильных дорогах...................................216

5.2.1	Детектирование препятствий движению

и неблагоприятных погодно-климатических условий............217

5.2.1.1	Погодно-климатические условия..............................217

5.2.1.2	Препятствия на дороге....................................  218

5.2.1.3	Неблагоприятные состояния транспортных потоков.............219

5.2.1.4	Исключение сна водителей за рулем..........................220

5.2.2	Автоматическая идентификация происшествий и заторов........220

5.3	Системы повышения равномерности

и безопасности колонного движения автомобилей..............221

5.3.1	Система линейного управления - RLTC........................222

5.3.1.1	Основные цели системы RLTC.................................222

5.3.1.2	Решение аппаратными средствами.............................223

5.3.1.3	Система управления.........................................225

5.3.2	Оценка эффективности управления

транспортными потоками (пилотный проект)...................227

5.3.3	Управление въездом на автомагистраль.......................231

5-3.4	Предоставление приоритета транспортным средствам с пассажирами.231

5-4	Интеллектуальные системы управления движением

транспортных потоков на автомобильных магистралях..........232
5.4.1	Развитие трансевропейских транспортных сетей..................232

5.4.2	Информационные потоки.........................................233

5.5	Заключение....................................................236

6	ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ........................................237

6.1	Введение......................................................238

6.2	Международный опыт создания информационных систем.....238

6.2.1	Опыт стран Азии.............................................. 238

6.2.2	Опыт США......................................................241

6.2.3	Опыт Европы...................................................242

6.2.3.1	Система передачи информации Trafficmaster.....................242

6.2.3.2	Прочие информационные системы.................................243

6.2.3.3	Система передачи информации RDS-TMC...........................244

6.3	Интеграция информационных систем

в рамках транспортной системы..................................245

6.4	Информационные системы,

воздействующие на состояние транспортного потока...............247

6.4.1	Информационная система TFIS (Traffic Flow Information System).247

6.4.1.1	Техническое решение информационных дисплеев...................249

6.5	Информационные системы

в индивидуальных транспортных средствах........................251

6.5.1	Активные информационные системы...............................252

6.6	Пассивные информационные системы..............................254

6.7	Информация водителей перед поездкой...........................260

6.8	Заключение....................................................262

НА&гХцИОННЫЕ СКСГЕ?4Ы..........................................263

7.1	Введение......................................................264

7.1.1	Опыт Японии...................................................266

7.1.2	Опыт США......................................................269

7.1.3	Опыт Европейских стран........................................270

7.1.4	Перспективы применения навигационных систем...................272

7.2	Исторический обзор развития систем

определения местоположения транспортных средств................273
7.3	Способы определения
местоположения транспортного средства..................................275

7.3.1	Прямое определение местоположения..............................276

7.3.2	Косвенное определение местоположения...........................276

7.3.3	Датчики для относительных измерений............................277

7.3.3.1	Датчик приводного вала.........................................278

7.3.3.2	Датчики на колесах.............................................280

7.3.3.3	Гироскопы......................................................283

7.3.4	Датчики для абсолютных измерений...............................284

7.3.4.1	Магнитный компас...............................................284

7.3.5	Система глобального позиционирования GPS.......................288

7.3.5.1	Дальнейшее развитие GNSS.......................................293

7.3.5.2	Приемник GPS...................................................294

7.3.5.3	Принципы обработки сигнала в приемниках GPS....................295

7.3.5.4	Тенденции развития приемников GPS..............................296

7.3.5.5	Аппаратные средства системы GPS в транспортном средстве........296

7.3.6	Системы позиционирования, отличные от GPS..................... 298

7.3.6.1	Система позиционирования QUICKTRACK ...........................299

7.3.6.2	Позиционирование с помощью датчиков - Етак.....................302

7.3.6.3	Система маяков.................................................305

7.3.6.4	Сотовые системы позиционирования...............................307

7.4	Навигационные системы в транспортных средствах.................313

7.4.1	Пассивные навигационные системы................................313

7.4.2	Навигационные системы, реагирующие на фактические условия движения 315

7.5	Навигационная система,

воздействующая на транспортный поток...........................316

7.5.1	Навигационная система TFNS (Traffic Flow Navigation System)....316

7.6	Заключение.....................................................318

8	СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОННОЙ
ОПЛАТЫ НА ТРАНСПОРТЕ.........................................319

8.1	Архитектура системы электронной оплаты на транспорте EFC .... 320

8.2	Основная классификация систем EFC....................322

8.3	Технологии связи в системе EFC.......................323

8.3.1	DSRC (Dedicated Short Range Communication)...........324

8.3.1.1	Tехническое описание.................................324
8.3.1.2	Принцип работы................................................ .326

8.3.1.3	Передача информации в инфракрасном диапазоне....................327

8.3.1.4	Система контроля................................................327

8.3.2	Системы GPS и GSM

(Global Positioning System/Global System for Mobile Communication).328

8.3.2.1	Техническое описание............................................328

8.3.2.2	Описание принципа действия......................................329

8.3.2.3	Система контроля................................................329

8.3.3	Швейцарская система LSVA........................................330

8.3.3.1	Способ платежа..................................................330

8.3.3.2	Принцип взимания сбора за проезд................................331

8.3.3.3	Заключение.....................................•................335

8.4	Сравнение разных технологий электронной оплаты EFC..............336

8.5	Контрольные системы.............................................337

8.5.1	Мобильные контрольные системы...................................337

8.5.2	Стационарные контрольные системы................................338

8.5.2.1	Контролирующая видеосистема Video Enforcement System (VES)......338

8.5.2.2	Опознавание номерного знака автомобиля....................  .	..340

8.6	Примеры удачного применения

систем электронной оплаты в Европе и в мире....................343

8.6.1	Применение EFC во Франции.......................................343

8.6.1.1	Архитектура системы.............................................344

8.6.1.2	Техническое оборудование........................................345

8.6.2	Практика применения EFC	в	Италии...............................346

8.6.3	Практика применения EFC	в	Голландии............................348

8.6.4	Опыт применения EFC в Норвегии..................................350

8.6.5	Пути сообщения Дании со Швецией (Эресунн).......................351

8.6.6	Опыт Португалии.................................................353

8.6.7	Опыт Израиля....................................................353

8.6.8	Опыт Турции.....................................................354

8.6.9	Опыт Австралии..................................................354

8.6.10	Опыт Японии.....................................................355

8.7	Заключение......................................................355
9	ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА.....................................357

9.1	Введение..................................................358

9.2	Концепция системы поддержки вождения (DSS)................359

9.3	Компоненты систем DSS.....................................361

9.3.1	Управляющий компьютер.................................... 361

9.3.2	Речевое управление некоторыми функциями DSS...............361

9.4	Электронные дисплеи для DSS...............................362

9.4.1	Элементы управления для DSS...............................364

9.4.2	Коммуникационные системы внутри

интеллектуального транспортного средсз ва.................364

9.4.2.1	Связь CAN.................................................365

9.4.2.2	Связь MOST................................................366

9.4.3	Интеллектуальные датчики..................................367

9.5	Внутренние системы интеллектуального

транспортного средства....................................368

9.5.1	Навигация транспортного средства..........................368

9.5.2	Мониторинг транспортной ситуации..........................370

9.5.3	Автоматическое направление транспортного средства.........372

9.5.4	Системы предупреждения столкновения автомобилей...........374

9.6	Внешние системы интеллектуального

транспортного средства....................................374

9.6.1	Динамическая навигация....................................376

9.6.2	Онлайн навигация..........................................377

9.6.3	Информация о состоянии транспортного потока...............377

9.6.4	Охрана автомобиля.........................................378

9.6.5	Сигнал SOS................................................378

9.6.6	Служба технического обслуживания..........................379

9.6.7	Транспортные сообщения ...................................379

9.6.8	Услуги Интернета..........................................379

9.6.9	Системы электронного плаз ежа ............................380

9.7	Интеллектуальные транспортные средства в мире.............380

9.8	Заключение................................................381
10	СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

ДВИЖЕНИЯ НА ДОРОГАХ......................................383

10.1	Своевременная информация о ДТП.........................384

10.1.1	Устройство регистрации процесса происшествия...........386

10.2	Проезд на красный сигнал светофора.....................386

10.3	Устройства для предупреждения водителей

о превышении допустимой скорости движения................387

10.3.1	Предупреждающие устройства.............................389

10.3.2	Средства успокоения движения транспортных потоков......393

10.4	Устройства безопасности для инвалидов..................393

10.5	Измерение геометрических элементов

дороги и характеристик условий движения..................394

10.6	Взвешивание транспортных средств без их остановки......396

10.6.1	Датчики веса транспортных средств WIM..................398

10.7	Заключение.............................................400

11	ИНФРАСТРУКТУРА СВЯЗИ...................................401

11.1	Основные понятия.......................................404

11.1.1	Структура системы связи................................404

11.1.2	Сигналы............................................. ..405

11.1.3	Модуляция..............................................406

11 1.3.1	Амплитудная манипуляция................................407

11.1.3.	2	Частотная манипуляция..................................407

11.1.3.	3	Фазовая манипуляция....................................408

11.1.4	Канал передачи.........................................408

11.1.4.1	Ширина полосы пропускания канала, затухание............408

11.1.5	Уплотнение.............................................411

11.1.5.1	Частотный мультиплексор................................411

11.1.5.2	Временной мультиплексор................................412

11.1.5.3	Кодовый мультиплексор..................................412

11.1.6	Шум и радиопомехи......................................413

11.1.6.1	Шум....................................................413

11.1.6.2	Интерференция..........................................413

11.1.6.3	Отношение сигнал 'шум и частота ошибок по битам........414

11.1.7	Защита передаваемых данных.............................414
11.1.7.1	Автоматическое boctpebobai me повторения.....................415

11.1.7.2	Предварительный контроль ошибок..............................416

11.1.8	Режимы передач...............................................417

Ц.1.8.1	Виды передач.................................................417

11.1.8.2	Техника передачи данных......................................418

Ц.2	Введение в телекоммуникационные сети.........................419

11.2.	1	Архитектура телекоммуникационных сетей.......................419

11.2.	2	Основная классификация телекоммуникационных сетей............420

11.3	Разделение телекоммуникационных служб........................421

11.3.1	Классификация телекоммуникационных служб.....................421

11.3.2	Телекоммуникационные службы..................................423

11.3.3	Речевые службы...............................................424

11.3.4	Абонентская служба телекс....................................424

11.3.5	Службы передачи данных.......................................424

11.3.6	Телематические службы........................................425

11.3.7	Прочие службы................................................427

11.4	Классификация радиокоммуникационных служб....................428

11.4.1	Наземные службы радиосвязи...................................429

11.4.2	Спутниковые радиослужбы......................................430

11.5	Реализация телекоммуникационных
и радиокоммуникационных сетей..........................................430

11	5.1	Общественные сети передачи данных............................431

11.5.1.1	Т ерминология................................................431

11.5.1.2	Передача данных по общественной телефонной сети..............433

11.5.2	Выделенные сети передачи данных LAN..........................437

11.5.2.1	Сети с шиной с детерминистическим доступом...................437

11.5.2.2	Шинные сети с произвольным доступом в совместно используемую среду.440

11.5.3	Общественные и выделенные сети передачи данных MAN и WAN.....446

11.5.3.1	Технология коммуникации Frame Relay..........................446

11.5.3.2	Коммутируемая служба SMDS....................................448

11.5.3.3	Коммутируемая служба ATM.....................................448

11.5.4	Радиопередача................................................455

11.5.4.1	Радиомодемы..................................................456

П.5.4.2	Частные радиосети............................................458

Н.5.4.3	Микроволновые цифровые линии связи (в диапазоне ГГц).........459
11.5.4.4	DSRC.................................................460

11.5.4.5	Bluetooth............................................460

11.5.4.6	Передача данных GSM..................................461

11.5.4.7	Передачи GSM-SMS.....................................464

11.5.4.8	Передача GSM-WAP.....................................465

11.5.4.9	Дальнейшее развитие GSM..............................465

11.5.4.10	Система GPRS.........................................466

11.5.4.11	Сети дальней связи...................................468

11.5.4.12	Радиовещание RDS-TMC.................................470

11.5.4.13	Цифровое радиовещание................................471

11.5.4.14	Цифровое телевидение.................................472

11.5.5	Мультимедийные передачи..............................473

11.5.5.	1	Кодирование изображения..............................473

11.5.5.	2	Интегральные виды передачи...........................477

11.6	Заключение................................................478

12	ДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ КАК СОСТАВНАЯ

Ч АСТЬ ТЕЛЕМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ..........................479

12.1	Функциональная архитектура тоннелей..................480

12.2	Тоннель как телематическая подсистема................483

12.2.1	Центральная система управления.......................484

12.3	Особенности режимов управления работой тоннеля.......487

12.4	Реализация системы управления........................489

12.5	Интеграция систем управления

транспортными потоками в городе и тоннеле..............490

12.6	Заключение...........................................491

13	ERTICO-ЕВРОНЕЙСКОЕ общество

ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ
ТРАНСПОРТНЫМ СИСТЕМАМ..................................493

13.1	Организаций работы и цели общества ERTICO............494

13.2	Проекты, разрабатываемые в рамках ERTICO.............495

13.2.1	Проекты, касающиеся безопасности.....................495

13.2.2	Проекты мультимедийных услуг ITS.....................495

13.2.3	Проекты, касающиеся цифровых карт

местности и оказания услуг помощи водителю.............496
13.2.4	Проекты решения проблемы внутренней системной

интеграции в транспортном средстве...........................497

13.2.5	Проекты, занимающиеся архитектурой ITS......................498

13.2.6	Проекты проверки IIS........................................498

13.2.7	Проекты для поддержки мультимодальности.....................498

13.2.8	Проекты для поддержки профессиональных транспортных средств.499

13.2.9	Проекты поддержки международного сотрудничества.............500

13.2.10	Проекты поддержки спутниковой навшации......................500

13.2.11	Новые развивающиеся инициативы..............................501

13.3	Форумы специалистов, конференции............................502

13.4	Заключение..................................................503

14	ПРОЦЕСС МЕЖДУНАРОДНОЙ

СТАНДАРТИЗАЦИИ...............................................505

14.1	Стандартизация в рамках

международных организаций CEN и ISO..........................506

14.2	Направления деятельности рабочих групп	CEN/TC278 ...........507

14.3	Направления деятельности рабочих групп	ISO/TC204...........510

14.4	Аннотация стандартов ISO и CEN..............................512

1ИТЕРАТУРА..........................................................524

ПРИМЕЧАНИЯ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗД4НИЯ...............533

ПРЕДМЕ1НЫЙ УКАЗАТЕЛЬ................................................534
ПРЕДИСЛОВИЕ

НАУЧНОГО РЕДАКТОРА РУССКОГО ИЗДАНИЯ

На современном этапе развития мировой экономики большое значение имеет
эффективная работа транспортного сектора, в первую очередь автомобильного
транспорта, обеспечивающего доставку грузов и пассажиров от двери до двери.

Основной задачей на транспорте является обеспечение безопасности, удобства
и экономичности перевозок с наименьшим воздействием на окружающую среду.
Выполнение этих требований возможно только на основе широкого применения на
транспорте современных систем телематики (интелектуальных систем), которые бурно
развиваются во многих отраслях экономики ведущих стран мира. Применение таких
систем на транспорте позволяет значительно повысить эффективность и безопасность
работы транспорта, обеспечить на более высоком уровне обслуживание пользователей
транспорта.

Представленная книга является первой книгой на русском языке, в которой удачно
обобщен мировой опыт применения телематики на транспорте, описаны особенности
работы международных организаций по телематике на транспорте и наиболее важные
международные проекты, и направления будущего развития телематики на транспорте.
В книге достаточно полно представлены все сферы телематики в автотранспортном
комплексе от аппаратных до технологических. Это особенно ценно в условиях, когда
отсутствует единая европейская и мировая структурная политика по вопросам
транспортной телематики.

С учетом отмеченного книга, несомненно, заслуживает внимания специалистов
автотранспортного комплекса и в первую очередь руководителей транспортной
отрасли, предприятий и администрации регионов, отвечающих за работу
автомобильного транспорта и городского пассажирского общественного транспорта.

Представленная книга может быть рекомендована в качестве учебного пособия
для студентов и аспирантов высших учебных заведений, обучающихся по
специальностям управление перевозками на транспорте, организация и безопасность
дорожного движения, автомобили и автомобильное хозяйство, и автомобильные
дороги.

Россия, г. Москва, март 2003 года

Московский автомобильно-дорожный институт
(государственный технический университет)

В. В. Силъянов

Научный редактор

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР

Профессор, доктор технических наук

Председатель Правления Российской Ассоциации Транспортной Телематики
ПРЕДИСЛОВИЕ

Ассоциации Транспортной Телематики (Россия)

В современном мире, при решении практически всех вопросов,
связанных с функциональной стороной транспорта и автотранспортного
комплекса, с каждым годом все большее значение приобретает понятие
транспортной телематики. Можно утверждать, что происходит активное
замещение существовавших ранее технологий и методов организации
транспортного процесса, системы обслуживания и ремонта автомобилей,
рынка запасных частей и материалов, инфраструктуры
информационного обеспечения транспорта и многого другого на
современные технологии.

В России одной из важных задач развития автотранспортного
комплекса является вхождение в мировые интеграционные процессы в
области информационных технологий на транспорте, что позволит
обеспечить повышение конкурентоспособности предприятий,
возможность прогнозирования конъюнктуры и потребностей рынка и
быстрого приспособления к изменению спроса и условий окружающей
среды.

В этой связи специалисты-практики в области транспорта
сталкиваются с необходимостью серьезного изучения и классификации
развивающейся структуры транспортной телематики.

Поэтому представленная работа чешских ученых П.Пржибыла и
М.Свитека «Телематика на транспорте» представляет безусловный
интерес с точки зрения полноты охвата сферы транспортной телематики,
так и ее структурирования. Это особенно важно в условиях становления
единой европейской и мировой структурной политики по вопросам
транспортной телематики.

Представленные в работе материалы в достаточно исчерпывающем
виде охватывают все сферы телематики в автотранспортном комплексе
от аппаратных до технологических.

Хотелось бы особенно отметить, что с практической точки зрения
наиболее ценным является освещение в книге вопросов, связанных с
разработкой в Европе и мире законодательного, нормативного,
правового, технического и технологического обеспечения,
регламентирующего создание, внедрение и использование как собственно
средств транспортной телематики, так и процессов применения средств
телематики для решения транспортных задач.

Во многом это может стать основой проработки и учета мировых,
межгосударственных и межрегиональных тенденций и приоритетов с
точки зрения проектирования и внедрения систем телематики на
транспорте в России с использованием накопленного опыта за
рубежом.

Рассматриваемые в книге вопросы инфраструктуры телематики
автотранспортного комплекса, включающие описание внутренней
телематики автомобиля и внешней автотранспортной телематики,
должны помочь специалистам-практикам более грамотно, на
современном уровне решать задачи, связанные, например, с получением,
передачей и обработкой информации при управлении транспортными
процессами или при организации дорожного движения и управлении
транспортными потоками в крупных городах. С этой точки зрения
материалы, представленные в книге, в законченном виде формируют
представление о современной структуре транспортной телематики.

Так как в книге также затронуты и перспективные задачи
транспортной телематики, то интересным является представленный опыт
стран, где вопросы телематики на транспорте получили широкое
применение.

Таким образом, материал является интересным, современным и с
учетом расширения сфер применения телематики на транспорте в России
может восприниматься в качестве концептуальных направлений развития
транспортных телематических систем.

ПРЕЗИДЕНТ

“Ассоциации Транспортной Телематики’'(Россия),
заведующий кафедрой «Транспортная телематика»
МАДИ(ГТУ), доктор технических наук, профессор

В.М. Власов
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ABS	антиблокировочная тормозная система
АСС	система наведения транспортных средств (Adaptive Cruise Control)
ADAS	система поддержки водителя (Advanced Driver Assistance System)
AHS	автоматизированная система управления движением на автомагистралях (Automated Highway Systems)
AHS	автоматизированная система поддержки вождения на автомагистралях (Automated Cruise-Assist Highway Systems)
AMLCD	жидкокристаллический дисплей на активной матрице (Active Matrix LCD)
APS	автоматическая система парковки
APTS	развитые системы общественного транспорта (Advanced Public Transportation Systems)
ARQ	автоматический повторный запрос (Automatic Repeat Request)
ATIS	усовершенствованные информационные системы для туристов (Advanced Traveler Information Systems)
ATM	режим асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode)
ATMS	усовершенствованные системы управления движением (Advanced Traffic Management Systems)
AUI	интерфейс дополнительной единицы (Atachement Unit Interface)
AVCS	развитые системы управления транспортными средствами (Advanced Vehicle Control Systems)
AVI	автоматическая идентификация транспортных средств (Automatic Vehicle Identification)
AVS-TDC	усовершенствованная спасательная видеосистема расчета времени достижения места назначения  (Advancer Video Surveilance-Time to Destination Calculation)
BBC	Британская корпорация по радиовещанию (British Broadcasting Corporation)
BER	частота ошибок по битам (Bit Error Rate)
BSC	центр коммутации базовой станции (Base station Switching Centre)
BTS	базовая приемо-передающая станция (Base Tranceiver Station)
CACS	комплексная система управления автомобильным движением (Comprehensive Automobile Traffic Control System)
CAN	сеть управления контроллером (Controller Area Network)
CARiN	информация и навигация для автомобилей (Car Information and Navigation)
С AS	система автоматического предотвращения столкновений (Collision Avoidance System)
СС	кодовая корреляция (Code-Correlating)
CCTV	закрытая телевизионная цепь (Closed Circuit TV)
CD	обнаружение ДТП (Collision Detection)
CD	j  детектирование несущей частоты (Carrier Detect)
CDM	мультиплексирование с кодовым разделением (Code Division Multiplexing)
CDMA	множественный доступ с кодовым разделением (Code Division Multiple Acces)
CD-ROM	ПЗУ на компакт-диске
CEN	Европейский комитет по стандартизации (Comite Europeen de Normalisation)
CFP	график циклического изменения интенсивности движения (Cyclic Flow Piofile)
CIR	скорость передачи данных (Commited Information Rate)
CLEOPATRA	кластер встроенных параллельных приложений, критических с точки зрения времени  (Cluster of Embeded Parallel Time-Critical Applications)
CLP	приоритет позери элемента данных (Cell Loss Priority)
COMAND	система управления транспортным средством и обработки данных в кабине (Cockpit Management and Data System)
CoS	уровень обслуживания (Class of Service)
COSMOS	стратегии и методы управления заторами в городах (Congestion Management Strategic and Methods in Urban Sites)
CPS	центральная система определения местоположения автомобиля (Central Positionning System)
Gross Connect	цифровой коммутатор
CRT	электронно-лучевые дисплеи (Catode Ray Tube Displays)
CS	программируемый автомат промышленного типа
CSDN	передача данных с коммутацией каналов (Circuit Switched Data Network)
CSMA	множественный доступ с контролем носителя (Carrier Sense Multiple Access)
CT	локальный пульт управления
CTS	сотовые телефонные системы
CTS	готовность к передаче (Clear То Send)
CVO	управление коммерческими транспортными средствами (Comercial Vehicle Operations)
~ CVT	бесступенчатая коробка передач (Continuously Variable Transmission)
fn	Чешское управление телекоммуникаций
1)Л	область данных (Data Area)
DAB	цифровая передача (Digital Audio Broadcasting)
DASA	фирма Daimler-Benz Aerospace
DE	специальный признак (Discard Eligibility)
DGPS	дифференциальная система GPS
DGT	главная транспортная дирекция (Direction General de Trafico)
DLCI	управляющий идентификатор канала передачи данных (Data Link Connection Identifier)
DMB	цифровое мультимедийное вещание (Digital Multimedia Broadcasting)
DPSK	дифференциальная фазовая манипуляция
DQPSK	векторная манипуляция (Differential Quartemaiy Phase Shift Keyed)
DR	система обратных расчетов (Dead Reckonning)
DSP	цифровая обработка сигнала (Digital Signal Processing)
DSRC	связь на короткие расстояния
DSS	система поддержки водителя (Driver Support System)
DTE	терминальное устройство данных (Data Terminal Equipment)
DVD	цифровой видеодиск Digital Video Disk
DvK	транспорт в состоянии покоя
EDGE	расширенные частоты передачи данных для GSM (Enhanced Data Rates for GSM)
EEG	анализ энцефалографических сигналов водителя
EFC	Средства электронного платежа (Electronic Fee Collection)
EIR	виртуальная цепь (Excess Information Rate)
EL	электролюминисцентный дисплей (Electroluminiscent Display)
EMC	электромагнитные помехи
EU	Европейский Союз vEC)
fdcvlt	транспортный факутьтет Чешского технического университета
fddi	распределенный интерфейс передачи данных по волоконно- оптическим каналам связи (Fiber Distributed Data Interface)
fdm	мультиплексирование с частотным распределением' (Frequency Division Multiplexing)
FEC	предварительный контроль ошибок (Forward Error Control)
FIP	флуоресцентные панели индикации (Fluorescent Indicator Panels)
FM	частотная модуляция (Frequency Modulation)
FR	ретрансляция кадров (Frame Relay)
FRAD	маршрутизатор доступа к ретрансляции кадров (Frame Relay Access Device)
FRND	сетевое устройство ретрансляции кадров (Frame Relay Network Device)
FSK	частотная манипуляция (Frequency Shift Keying)
GA	пульт управления технологией тоннелей
GG	диспетчерский пункт управления транспортным потоком
GGSN	узел данных сети GPRS (Gateway GPRS Support Node)
GMSK	гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом (Gaussian Minimum Shift Key)
GNSS	глобальная навигационная спутниковая система (Global Navigation Satelite System)
GPRS	система пакетных радиоуслуг (General Packet Radio Service)
GPS	система глобального позиционирования (Global Positioning System)
GSM	глобальная система мобильной связи (System for Mobile Communicat'on)
GT	система управления тоннелями
HDRU	главный центр управления движеним
HEC	контроль заголовка пакетов (Header Error Check)
HOV	системы предоставления приоритета транспортным средствам с числом пассажиров более одного (High Occupancy Vehicles)
HSCSD	система передачи данных с повышенной скоростью (High Speed Circuit Switched Data)
HUB	Разветвитель
HUD	дисплей «головой вверх» (Head-Up Displays)
I. S. O.	Международная организация по стандартам (International Standard Organisation)
ICC	Интеллектуальная система направления транспортных средств (Intelligent Cruise Control)
IN	Интеллектуальная сеть
IPIS	интегрированная бортовая информационная система (ИБИС)
IR	Инфракрасный
ISDN	цифровая сеть с комплексными услугами (Integrated Services Data Network)
IT	информационное табло
IT	информационная технология
ITM	интегральная система управления движением (Integrated Traffic Management)
ITS	интеллектуальные транспортные системы (Inteligent Transportation Systems)
IVHS	система интеллектуальных транспортных средств для автомагистралей (Intelligent Vehicles Highway Systems)
IWF	набор стандартных модемов (InterWorking Function)
KGT	модуль для расчета длительности зеленого сигнала (Kernel Green Time)
LAN	локальные сети данных (Local Area Network)
LCD	жидкокристаллический дисплей (Liquid Crystal Display)
LED	светоизлучающие дисплеи (Light Emitting Displays)
LL	арендуемая линия (Leased Line)
LOV	уровень обслуживания (Level Of Service)
MAN	городская сеть (Metropolitan Area Network)
MAU	блок доступа к среде (Nedium Attachement Unit)
MDI	интерфейс, зависящий от среды (Medium Dependent Interface)
MMI	интерфейс человек-устройство (Man-Machine Interface)
MOTION	метод оптимизации сигналов светофоров в сетях, управляемых в режиме онлайн (Method for the Optimalisation of Traffic Signals In On-line controlled Network)
MoU	меморандум о понимании
MPH	миль в час (mile per hour)
MSC	мобильный центр коммутации (Mobile Switching Centre)
NMT	аналоговая мобильная сеть
NV	грузовой автомобиль
OSI.	взаимодействие открытых систем (Open System Interconnection)
OBE	устройство, установленное в транспортном средстве (On Board Equipment)
OBU	бортовая единица (On Board Unit)
OD	матрица пунктов отправления и назначения (Origin-Destination)
OECD	Организация по экономическому сотрудничеству и развитию
P+R	система парковки «паркуйся и езжай» (park and ride)
PDO	арендуемые каналы передачи данных
PDZ	управляемый дорожный знак
PI	показатель неэффективности транспортного движения (Performance Index)
PIT	управляемое информационное табло
PPS	стандарт точного позиционирования (Precise Positionning Standard)
PRA	интерфейс передачи с базовой скоростью (Primary Rate interface)
PROME- THEUS	Программа европейского транспорта с высшей эффективностью и беспрецедентной в Европе безопасностью (Programme for an European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety in Europe)
PSDN	передача данных пакетами (Packet Switching Data Network)
PTI	идентификатор типа полезной нагрузит (Payload Type Identifier)
PVC	постоянная виртуальная цепь (Permanent Virtual Circuit)
QoS	качество обслуживания (Quality of Service)
RAM	оперативное запоминающее устройство
RD	дисплей с возможностью реконфигурации (Reconfigurable Displays)
RDS-TMC	канал транспортных сообщений (Traffic Message Channel)
RLTC	системы дорожного линейного управления движением (Road Line Traffic Control)
RM	управление въездом на автомагистраль (Ramp Metering)
ROFEENET	проект для систем EFC в ЧР (Road Free Network)
ROMANSE	проект управления дорогами в Европе (Road Management System for Europe)
RSE	устройство, расположенное около дороги (Road Side Equipment)
RTI	информация о маршруте и интенсивности движения (Road and Traffic Information)
RTP	протокол реального времени (Real Time Protocol)
RTS	готовность к передаче (Request То Send)
SCADA	диспетчерское управление и сбор данных (Supervisory Control and Data Acquisition)
SCATS	система управления движением г.Сиднея SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)
SCOOT	система управления движения SCOOT  (Split, Cycle and Ofset Optimalization Technique)
SDH	синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy)
SGSN	узел данных сети GPRS (Serving GPRS Suport Node)
SMDS	служба коммутируемой мультимегабитовой передачи данных (Switched Multimegabit Data Service)
SMS	служба кратких текстовых сообщений (Short Message Service)
SONET	синхронная оптическая сеть (Synchronous Optical Network)
SONET, SDH	современные синхронные системы передачи
SPS	стандартная служба определения местоположения (Standard Positionning Service)
SWC	коммутируемый виртуальный канал (Switched Virtual Circuit)
TDM	мультиплексирование с разделением времени (Time Division Multiplexing)
TDMA	множественный доступ с временным разделением каналов (Time Division Multiple Acces)
TDOA	разность времени принятия сигналов (Time Difference of Arrival)
TEN	трансевропейская сеть транспортных коридоров (Transeuropean Network)
TETRA	наземная система дальней радиопередачи (Terestrial Trunked Radio)
TFINS	транспортные информационные и навигационные системы с воздействием на транспортный поток  (Traffic Flow Information and Navigation System)
TFIS	информационная система с воздействием на транспортный поток (Traffic Flow Information System)
TENS	навигационная система с воздействием на транспортный поток (Traffic Flow Navigation System)
TIC	Транспортная информационная система (Traffic Information System)
ns	транспортные информационные системы
TMC	цифровая передача транспортных данных (Traffic Message Channel)
TOA	время поступления сигнала (Time Of Arrival)
TP	технические условия
TPEG	группа экспертов по транспортному протоколу (Transport Protocol Experts Group)
TRL	транспортная научно-исследовательская лаборатория Великобритании (Transpon Research Laboratoiy)
TTI	информация о транспортных потоках и маршрутах движения (Traffic and Travel Information)
TTIC	центр мультимодальной транспортной и дорожной информации (Multimodal Traffic and Travel Information Centre)
UAMK	Центральный автомотоклуб
UMTC	мобильная коммуникация третьего поколения (Universal Mobile Telecommunication System)
UNIFE	Европейское объединение изготовителей рельсовых транспортных средств
URA	мера неточности в кадре телеграммы (User Range Accuracy)
USDOD	Министерство обороны США (US Department of Defence)
USDOT	Министерство транспорта США (US Department of Transportation)
шс	проект управления городским транспортом (Urban Traffic Control)
итс	городская система управления светофорами (Urban Traffic Control)
игр	неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted Pair)
UTP/STP	неэкранированные или экранированные витые пары
VAC	система управления транспортным средством (Vehicle Automation Control)
VC	Виртуальный канал
VCI	идентификатор виртуального канала (Virtual Channel Identifier)
VDV	Общество немецких транспортных предприятий (Verband Deutscher Verkehrssuntemehmen)
VFD	вакуумные флуоресцентные дисплеи (Vacuum Fluorescent Displays)
MID	виртуальные голографические дисплеи (Virtual and Holographic Displays)
VICS	информационная система в транспортном средстве (Vehicle Information and Communication System)
VINS	информационная и навигационная системы в транспортном средстве (Vehicle Information and Navigation System)
VKV	ультракороткие волны
VNCS	навигационная и коммуникационная системы в транспортном средстве (Vehicle Navigation and Communication System)
VP	виртуальный путь
VPI	идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier)
VPI/VCI	идентификатор пути передачи
WAN	глобальная сеть (Wide Area Network)
WAP	протокол для распространения информации по радиоканалам (Wireless Application Protocol)
WDM	мультиплексирование по длине волны (Wave Division Multiplex)
WIM	взвешивание при проезде автомобиля (Weight-In-Motion)
ZPS	зона платной стоянки

гпот	городской пассажирский общественный транспорт
СФ	светофор
ПРЕДИСЛОВИЕ

о, %,

X X,
%

Чк. *•

Понятие «Интеллектуальные транспортные системы» (ИТС) означает глобальную
протрамму, включающую в себя ряд технологий, целью которых является обеспечение
более безопасной и более эффективной работы транспорта с меньшим количеством
заторов и пониженной экологической нагрузкой на окружающую среду. Следовательно,
ИТС представляет собой не какое-нибудь изделие или проект, а речь идет
о широкомасштабной системе мероприятий. Практически можно сказать, что дело
касается изменения взглядов общества на высокие требования, предъявляемые
к объему перевозок, емкости автомобильных стоянок и парковок, возрастающему
количеству дорожно-транспортных происшествий и т. п. Общество понимает, что оно
должно реагировать на эти требования «интеллектуальным» способом, который
заключается в соединении различных технологий.

Развитие ИТС - это комплексная программа, охватывающая ряд слоев и подсистем.
Некоторые из них уже хорошо описаны и определены, а над другими еще придется
поработать. Подсистемы, которые еще несколько лет тому назад казались
футуристическими, в настоящее время становятся реальностью. Также экономические
требования, предъявляемые к отдельным приложениям, бывают различными. С одной
стороны, можно указать на проект спутникового определения местоположения
транспортного средства GALILEO с оцениваемым объемом расходов 3,2 млрд, евро,
а с другой стороны -- предупреждающие транспортные системы стоимостью порядка
сотен тысяч крон.

На вопрос о том, объяснит ли предлагаемая читателю книга подробно все, что
можно отнести к интеллектуальным транспортным системам, необходимо ответить
отрицательно. Несмотря на это, надо сказать, что это не первая чешская публикация,
которая обобщает все последние знания в этой бурно развивающейся области.

Большое внимание уделяется управлению движением транспортных потоков
в городах, так как очевидно, что существуют современные способы управления,
которые приносят ощутимую пользу по сравнению с уже применяемыми системами.
Здесь мы имеем в виду динамическое управление или координацию движения типа
«зеленая волна». Многие страны уделяют большое внимание управлению движением
на скоростных автомагистралях, где в результате применения систем ИТС удается
снизить тяжесть последствия ДТП приблизительно на 30%. Поэтому в книге описаны
и более подробно анализируются все известные системы, улучшающие условия
движения по автомагистралям.

Неудобства для пассажиров, пользующихся городским пассажирским
общественным транспортом, можно уменьшить достижением большей
привлекательности этого вида транспорта. Проект RO MANSE, описанный в книге,
показывает, что этого можно достичь средствами ИТС. Проблема «блуждающих»
автомобилей, которые ищут место для стоянки или парковки, также решается высшими

Предисловие
формами управления, которые описаны в главе, посвященной системам управления
автомобильными стоянками и парковками.

Относительно большое внимание уделяется информационным и навигационным
системам, которые являются одной из главных опор ИТС. Производители автомобилей
вносят крупные средства в разработку интеллектуальных автомобилей, настоящее
состояние и перспективы развития которых, описанные в специальной главе, тесно
связаны с проблематикой главы, посвященной безопасности дорожного движения.
В данной области наблюдается действительно бурный прогресс.

Большая часть книги посвящена связи, так как передача информации является
основой транспортной телематики. Начиная с основ техники связи, читателю будут
объяснены принципы работы мультимедиальной магистрали, способной переносить
изображение, снимаемое десятками камер, телефонные разговоры и данные в реальной
среде «информационной магистрали».

Отдельная глава посвящена автотранспортным тоннелям как с транспортной, так
и с технологической точек зрения. Это вызвано тем, что автотранспортные тоннели
представляют собой очень специальную часть транспортной системы и должны быть
последовательно интегрированы с городской транспортной системой в целом.

Предметом заключительных глав книги является описание достижений в области
транспортной телематики в Чешской Республике с точки зрения состояния ИТС по
сравнению с другими странами Европы и всего мира. Многие читатели будут возможно
удивлены тем, что в Чешской Республике дело обстоит не так уж плохо и что она
вероятно занимает ведущее место среди стран-членов бывшего СЭВ.

Назначение книги. Целью авторов было создание книги, дающей общие идеи
развития телематики и не содержащей подробного изложения теоретических вопросов.
Книга предназначена не только для специалистов-профессионалов, которым она
должна предоставлять необходимые данные для дальнейшего развития науки, но и для
работников государственных и муниципальных органов власти, а также студентов
и аспирантов, обучающихся по транспортным специальностям. Последним она должна
давать возможность ориентироваться в данной области и предоставлять им достаточное
количество информации для того, чтобы они могли целенаправленно проектировать
ИТС и контролировать процесс ее внедрения. Приложения систем ИТС представляют
собой высший уровень технического прогресса, способствуют созданию новых рабочих
мест и содействуют включению Чешской Республики в группу передовых европейских
стран с развитой транспортной инфраструктурой, создаваемой на современном уровне.

При создании систем ИТС необходимо руководствоваться следующим правилом:
Систему ИТС невозможно купить, ее можно только целеустремленно создавать.

Павел Пржибыл	Мирослав Свитек

г. Прага. Чешская Республика
Март 2003 года
ВВЕДЕНИЕ

Первым примером управления транспортными потоками неоспоримо была
автоматизация управления на перекрестках со светофорным регулированием1, которая
перешла от этапа, характеризуемого временно-зависимым управлением, к этапу
транспортно-зависимого управления, использующего принципы адаптированного
управления. Однако управление с помощью светофоров на перекрестках является
только одной из частей телематики. Футуристические сценарии применения
телематики предполагают ее использование для решения глобальных проблем, как
например, ограничение транспортных заторов, повышение безопасности движения,
охрана окружающей среды и повышение эффективности перевозок грузов. Примеры
возможных приложений следующие:

Ограничение транспортных заторов: Управляемые дорожные знаки информируют
водителя о размере заторов и направляют транспортные средства по другим
возможным маршрутам движения. Это сокращает размер заторов и дает
возможность лучшего использования существующей дорожной сети. На
дисплее в транспортном средстве в масштабе текущего времени изображается
существующая транспортная ситуация, и водитель направляется по
оптимальному маршруту движения так, чтобы транспортное средство было
отведено от критических мест (работы на дороге, дорожно-транспортные
происшествия, заторы). Карты транспортной сети, по которым водитель будет
ориентироваться в любом незнакомом городе, будут покрывать всю Европу.
На подъездах к городам управляемые дорожные знаки будут информировать
о свободных местах для стоянки или парковки, и можно будет заказать место для
стоянки с помощью связи непосредственно из транспортного средства. В случае
транспортных проблем водителям предлагается вариантный транспорт с указанием
цены за проезд и расписания движения. Система платежа за проезд, предлагаемая
с целью предупреждения заторов в центре города с расчетом на то, чтобы водитель
заплатил больше за проезд в центр города в часы пик, будет своевременно на
дисплее транспортного средства информировать о стоимости проезда,
оплачиваемого в пунктах оплаты. Введение универсального платежа поможет
водителю осознавать расходы, связанные с проездом, что, следовательно, поведет
к ограничению поездок, которые не являются действительно необходимыми.

Существенный прогресс будет достигнут в области управления движением, так
как транспортные средства будут с помощью связи на короткие расстояния DSRC
(Dedicated Short Range Communication) информировать центр управления
движением о своем местоположении, в результате чего создается реальное
представление о состоянии транспортных потоков на сети. Путем использования
методов адаптивного управления при помощи метода «Soft Computing»
достигается оптимизация управления движением транспортными потоками.

Повышение безопасности: Управляемые дорожные знаки будут ограничивать
скорость в зависимости от климатических условий (гололед, туман), плотности

7

Первое управление движением с помощью сигналов светофора в Чешской Республике было
осуществлено в г.Прага на перекрестке Гавличкова-Длаждена в декабре 1927 года.

Бь*	Bbi Д1 ние	29
движения или на опасных участках дорог (опасный поворот, крутой спуск)
в зависимости от фактической скорости движения транспортного средства.

Прогресс в автомобильной технике приведет к тому, что все транспортные
средства будут оснащены радиолокаторами предотвращения столкновений,
которые будут автоматически регулировать скорость так, чтобы соблюдалась
безопасная дистанция до впереди идущего транспортного средства. Наоборот,
если при превышении безопасной скорости к транспортному средству
приближается другое транспортное средство сзади, то будут автоматически
активизироваться стоп-сигналы для того, чтобы быстро приближающееся
транспортное средство было вынуждено притормози! ь.

Транспортные детекторы будут регистрировать чрезмерное замедление
транспортного потока, которое может быть результатом дорожно — транспортного
происшествия на дороге (Accident Detection), в результате чего быстро передается
соответствующая информация в центр управления движением и быстрее может
реагировать и служба спасения. Если случится происшествие, то в случае
срабатывания подушек безопасности включается связь с вышестоящим главным
центром управления и передается аварийный сигнал «May-Day». Скорая помощь
определяет точное положение ДТП с помощью Глобальной Системы Определения
Местоположения Транспортного Средства (Global Positioning System-GPS).
В некоторых проектах даже предполагается, что транспортным средствам будет
запрещено двигаться на предельно допустимой скорости до тех пор, пока этого не
позволят состояние дороги и метеорологические условия.

Охрана окружающей среды: Кроме положительного влияния, оказываемого
снижением количества останавливающихся или медленно движущихся
транспортных средств в колоннах, большим вкладом будет создание более
комфортного варианта индивидуального транспортного средства.
Транспортные средства городского пассажирского общественного транспорта
(ГПОТ) буду! иметь преимущество на регулируемых перекрестках, причем
каждое средство будет постоянно контролироваться, например, с помощью GPS.
Время ожидания, которое пассажирам, ждущим на остановках, кажется дольше,
чем на самом деле оно есть, будет изображаться с множеством дополнительной
информации на табло больших размеров. Расширится диапазон различных
платежей, осуществляемых с помощью кредитной карты широкого назначения,
например, карты SMART, которая даст возможность осуществлять отдельные
платежи в транспортных средствах ГПОТ, а также в транспортном средстве на
магистралях с помощью встроенного приемопередатчика.

Для пассажиров будет значительно проще планировать маршруты поездки на
общественном транспорте, так как они получат маршрутную карту,
показывающую самый лучший вид транспорта и протяженность пути до
отдельных пунктов назначения, например, дома с помощью Интернета или
посредством справочных киосков. Вся информация будет обновляться по шкале
реального времени. Благодаря этим средствам будет развиваться
интермодальные поездки на разных видах транспорта, так как у пассажиров
будет возможность реально выбирать оптимальный маршрут и оптимальное
время достижения цели с помощью комбинации различных видов транспорта.
Эффективность перевозки грузов: Грузовой автомобиль будет оснащен электронным
паспортом, характеризующим транспортируемый груз. Транспортным средствам
с опасным грузом будут предоставлены оптимальные маршруты движения и они
будут находиться под постоянным контролем. Автоматически будут передаваться
таможенные информации в соответствующий пограничный пункт, в результате
чего сократится время ожидания на границах. С помощью маяков, установленных
вдоль дороги, будет осуществляться слежение за всем маршрутом перевозки груза.
Тяжелые грузовые автомобили будут оснащены системами для автоматического
движения в колоннах, где будут минимизированы дистанции между идущими друг
за другом автомобилями в зависимости от внешних условий, в результате чего
автомобили будут образовывать своего рода «поезда», движущиеся с оптимальной
скоростью и использующие в максимальной мере пропускную способность дорог.

Указанные представления о будущем транспортных систем и сохранении
приемлемой мобильности человечества касаются различных научных дисциплин,
которые концентрируются под глобальным наименованием Интеллектуальные
Транспортные Системы (ITS).

История и определение Интеллектуальных Транспортных Систем (FTS)

С начала шестидесятых годов практически одновременно в США, Японии и в Европе
начали внедряться транспортные системы высшего уровня, которые являются вышестоящими
по отношению к стандартному уровню управления движением транспортных потоков
в городах или к существующему управлению движением на автомагистралях.

Основные тезисы, которые сопровождали возникновение настоящих транспортных
систем, следующие:

•	предоставление глобальной информации и знаний участникам дорожного
движения и центрам управления движением,

•	улучшение стиля жизни и повышение эффективности экономики,

•	повышение безопасности работы и улучшение экологических условий.

На первом этапе в шестидесятых и семидесятых годах прошлого века проверялись
основные принципы: В Японии испытывалось, кроме прочего, направление транспортных
средств на цель. Например, в проекте «Комплексная Система Управления Движением»
(Comprehensive Automobile Traffic Control System-CACS) речь шла о площади около 30
км2. В данном случае водитель указывает пункт назначения, и центральный компьютер
ему сообщает оптимальный маршрут движения в зависимости от мгновенной транспортной
ситуации. Транспортные средства были оснащены простым дисплеем и вели связь в обоих
направлениях с центром управления посредством системы радиомаяков, расположенных
вдоль дороги. Одновременно в США испытывалась возможность воздействия на
транспортный поток с помощью информационных табло, расположенных вдоль дороги,
а в Европе начали создавать интегральные центры управления транспортными потоками.

Второй этап развития наступил в начале восьмидесятых годов и был связан
с бурным развитием электроники и коммуникационной техники. На этом этапе были
реализованы пилотные европейские проекты DRIVE. ROMANSE, PROMETHEUS,
японские UTMS, ASV, ARTS и в США: MOBILITY 2000 и IVHS. Каждый из этих
проектов принес что-то новое и каждый из них заслуживал бы самостоятельного
рассмотрения. В Европе обычно речь шла о международных проектах,
поддерживаемых Европейским Союзом, в Японии и в США проекты поддерживались
правительствами, которые считали развитие ITS стратегической задачей.

huii	ВВЕДЕНИЕ	31
После оценки второго этапа в период с 1993 по 1995 гг. на всемирном уровне можно
было констатировать следующее:

1	ITS дает очевидные и неоспоримые практические результаты.

2	. Стал ясным вопрос о том, что должно быть достигнуто.

Поэтому Европейская конференция министров транспорта на своем заседании
в Берлине в период с 21-го по 22-ое апреля 1997 года констатировала, что «необходимо
помогать созданию политического форума для развития интегральной транспортной
системы во всей Европе, которая будет экономически и технически эффективной
и которая будет удовлетворять самым жестким требованиям стандартов безопасности
и стандартов по охране окружающей среды, а также учитывать социальные вопросы».

С точки зрения терминологии в США и в Япбнии для данных систем
использовалось понятие «Интеллектуальные Транспортные Системы» («Intelligent
Transportation Systems» — ITS) в то время, как в Европе в большинстве случаев
использовалось понятие «Транспортная Телематика». Это название возникло путем
сложения слов «Телекоммуникация» и «Информатика» и показывает тесную связь
обеих отраслей. Одно из самых удачных определений понятия «Транспортная
телематика» следующее:

Транспортная телематика объединяет информационную и телекоммуни-
кационную технологии с организацией движения транспортных потоков так,
чтобы повысилась пропускная способность существующей транспортной
инфраструктуры, возросла безопасность движения и повысился
психологический комфорт пассажиров.

В данной книге предпочитается термин «телематика», однако читателю должно
быть ясно, что речь идет о синониме понятия «интеллектуальные транспортные
системы»-1ТБ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
И АРХИТЕКТУРА
ТРАНСПОРТНОЙ
ТЕЛЕМАТИКИ

1.1	Введение...............34

1.2	Архитектура
транспортной телематики....36

1.3	Основные подсистемы

транспортно-телематических
систем................41

1.4	Национальная концепция
внедрения транспортной
телематики.................61

1.5	Заключение.............68
В настоящей главе описываются основные подходы к созданию архитектуры
транспортно-телематической системы с указанием полезных практических свойств
транспортно-телематических систем, которые существенно зависят от правильно
выбранной архитектуры. Следующим важным пунктом при разработке концепции
транспортно—телематических систем является обеспечение построения данных систем
так, чтобы система могла далее развиваться модульно. Современные цифровые
технологии поддерживают такие подходы и если выбрана подходящая стратегия их
разработки, то растет и стремление инвестировать в данные системы, так как
вкладываемые средства пропорциональны росту эффективности этих свойств.

1.1	ВВЕДЕНИЕ

Архитектура транспортной телематической системы определяет ее основную
структуру. Основой транспортной телематической системы являются информационные
технологии, которые содержат информации об элементах транспортной сети
(наземная транспортная инфраструктура, транспортные средства, перевозки
пассажиров и товаров и т.д.) и о пользователях транспортом (экспедиторы,
перевозчики, органы государственной власти, таможенное управление и т.д.).
Транспортная телематическая система дает возможность сбора, передачи, обработки
и обмена информацией между различными потребителями и элементами транспор гной
сети и создает телематические приложения для ее управления и оптимизации.

Основные средства транспортной телематической системы можно разделить на:

•	технические средства (физические средства, аппаратные средства коммуникационных

и информационных технологий, датчики, исполнительные элементы и т.д.);

•	средства управления процессами (стратегии и алюритмы управления,
аппаратные средства коммуникационных и информационных технологий и т.д.);

•	средства организационной поддержки (организационная структура, управление

транспортом, решающие правомочия, ответственности отдельных организаций,
национальные и европейские стандарты и т.д.).

Архитектура телематической системы определяет основную структуру изучаемой
системы в (абстрактном) пространстве и вместе с определением 1раницы стыковки
(интерфейс) является исходным шагом идентификации или же компоновки системы.
Элементы системы считаются носителями частных системных функций (услуг), связи
системы определяют возможность соединения элементов в цепочку и, следовательно,
возможность существования процессов.

Основной характеристикой телематической системы являются ее сильные
процессы. Из множества сильных процессов создаются отдельные телематические
приложения. В зависимости от приложения системы далее функционально разделяются
на подсистемы или модули. Множество сильных процессов записывается в виде
генетического кода системы, определяет характеристику вида системы и является
важной составляющей идентичности системы.

Архитектуру транспортной телематической системы можно разделить на:

опорную, которая определяет основные исполнительные элементы и процессы
в транспортной системе, важные подсистемы, определяет основные целевые
характеристики системы и ее связь с окружающей средой;
•	функциональную, которая определяет отдельные функции элементов, модулей
и подсистемы, включая связи между ними, в результате чего она дает возможность
создавать приложения;

•	информационную, которая определяет принципы формирования структуры
соответствующей информационной подсистемы, включая требования
к размещению, кодированию и передаче информации;

•	физическую, которая определяет физические устройства, которые исполняют
отдельные функции так, чтобы было обеспечено функционирование приложений,
т.е. установление связей отдельных элементов, модулей и подсистем
в функциональной архитектуре с соответствующими физическими устройствами
(объектами);

•	коммуникационную, которая описывает передачу информации в рамках системы
в соответствии с физической архитектурой;

•	организационную, которая устанавливает принципы создания структуры
и присвоение функций (так называемое воздействие) отдельным активным
гуманитарным компонентам системы (или уровням управления).

Следует обратить внимание на то, что приведенная выше терминология
соответствует европейскому пониманию транспортной телематики, которая была
определена в проектах KAREN и CONVERGE [1], [2]. Транспортная телематика,
например, в США, объединяет функциональную и информационную архитектуру
в понятие «логическая архитектура», а физическую и коммуникационную архитектуру
обозначает однозначно как «физический слой», который далее делится на
транспортную и коммуникационную подсистемы [3].

Существующее состояние транспортной телематики в Чешской Республике
характеризуется бурным развитием новых технологий, которые однако часто
информационно не связаны друг с другом, в результате чего уменьшаются их полезные
свойства, происходит нарушение безопасности системы и транспорта, ухудшается
надежность систем управления и т.д. Подобный процесс можно было наблюдать при
внедрении компьютеров в начале 90-х годов, когда почти каждое государство имело
ряд компьютеров, которые служили только в качестве более комфортабельных
пишущих машинок. Только на следующем этапе развития произошло сегментирование
приложений, объединение отдельных задач в рамках сетей и т.д. К сожалению,
аналогичный процесс развития наблюдался и в случае транспортной телематики как
в Чешской Республике, так и в странах Европы.

Целью настоящей главы является представление общей теории формирования
транспортно—телематической системы в чешских условиях и создание единой
методики для всех видов приложений транспортной телематики на автомобильном
транспорте. Результатом является унифицированная классификация
информационных технологий на транспорте и определение требований,
предъявляемых к взаимному сообщению и передаче информации между отдельными
информационными технологиями, определение интерфейса и т.д. Транспортная
телематика в таком пон имании становится не только инструментом осуществления
активной транспортной политики, но и технической основой процессов перестройки
в транспортных организациях.
1.2	АРХИТЕКТУРА ТРАНСПОРТНОЙ
ТЕЛЕМАТИКИ

Формирование архитектуры транспортной телематики — это методика получения на
основании требований потребителей, транспортной политики и т.д. функциональной
концепции реализации транспортно-телематических приложений, находящихся в разных
слоях транспортно-телематической системы. Ниже описывается данная методика
и главное внимание сосредотачивается на общем описании процесса создания системы,
начиная с функциональной архитектуры и заканчивая физической архитектурой.

1.2.1	Функциональная архитектура

Функциональная архитектура определяет функции отдельных элементов, модулей
и подсистем системы, включая связи между ними, и, следовательно, дает возможность
реализовать различные виды приложений. Функциональная архитектура исходит из
спроса потребителей транспортной телематики, определяет преимущества и тенденции
развития. Составной частью функциональной архитектуры является нахождение
гармонии между отдельными участниками транспортной телематики (инвесторы,
руководители транспортной инфраструктуры, диспетчерская служба транспорта и т.д.)
и согласование их стратегических планов в области транспортной телематики. В данной
области нередко исходят из частных интересов отдельных групп с целью более
объективного учета этих интересов и нахождения компромиссных решений, которые
ведут к реальному улучшению мобильности людей и товаров. Функциональная
архитектура описывает различные приложения транспортной телематики так, чтобы
классификация была как можно более понятной и наглядной.

1.2.2	Информационная архитектура

Вышеуказанная функциональная архитектура определяет отдельные элементы
транспортной телематики и основные функции транспортно-телематической системы.
Отдельные подсистемы содержат ряд процессов, из которых складываются, так
называемые телематические приложения. Составной частью информационной
архитектуры является точное определение описания информационных процессов во
всех телематических приложениях, включая требования к входной и выходной
информации. Информационная архитектура располагает отдельными функциями
и макрофункциями в слоях телематической системы. Последнее означает, что
телематические приложения будут распространены в нескольких слоях, причем
в каждом слое могут протекать частные процессы так, чтобы данные приложения
работали оптимально с технической и экономической точек зрения.

1.2.2.1 Cot ТАВ 1ЯЮ1ЦИЕ ПРОЦЕСС Ы ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ

Частное приложение транспортной телематической системы складывается из
нескольких процессов (в дальнейшем неделимое целое функциональной архитектуры).
Каждый процесс характеризуется как частными функциями, так и параметрами,
которые принимают требования к входной и выходной информации, а также к способу
обработки информации. К требованиям к входной информации отдельных процессов
относятся, кроме прочего, и частота квантизации входной информации, определение
интерфейсов входной информации, требования к передаче входной информации от
датчиков и т.д. К требованиям к обработке информации в рамках процесса относятся
в частности, защищенность и надежность данных в процессах обработки, свойства
используемых ал1 оритмов и т.д. К требованиям к выходной информации относятся в
первую очередь, частота квантизации выходной информации, определение интерфейса
выходной информации, задержка во времени между происшествием и получением
выходной информации и т.д.

Для надежного функционирования транспортных телематических приложений
следует обеспечить синхронизацию между частными процессами, а именно:

•	кодовая синхронизация (унифицированный протокол), которая требует наличия
определенного интерфейса между отдельными процессами так, чтобы имелась
возможность совместно использовать и передавать отдельные информации,
а также их функционально связывать между собой;

•	временная синхронизация, которая требует приведения частной информации
к единой шкале времени так, чтобы можно было сравнивать и обрабатывать
информацию, относящуюся к определенному моменту времени;

•	пространственная синхронизация, которая требует, чтобы информация была
отнесена к единой общей точке пространства (характерно для местоположения
транспортных средств или товара при мультимодальных перевозках).

Приложения транспортной телематики используют выходы отдельных частных
процессов, которые синхронизированы во времени, по коду и в пространстве.
К приложениям транспортной телематики относятся, например, поддержка
транспортного планирования, информация для водителей легковых автомобилей,
электронный сбор оплаты за проезд на автомагистралях, управление общественным
транспортом, управление перевозками грузовыми транспортными средствами и т.д.

1.2.2.2 Иерархическая серую ура транспоргеой телематики

Отдельные приложения транспортной телематики располагаются в нескольких
слоях телематической системы. Иерархическая структура системы является основной
предпосылкой оптимальной архитектуры с точки зрения пространственной и ценовой
оптимизации. Поэтому следует искать единую модель иерархической структуры,
которая будет учитывать различные требования к защищенности, надежности
и доступности сбора, передачи и обработки информации.

На рис. 1.1 показана основная схема иерархической структуры транспортной
телематической системы. Первый слой представляет собой самый низкий уровень системы,
которая образована как детекторами, так и исполнительными элементами и в нем
проводится как сбор данных, так и действия по управлению. Второй слой характеризует
оперативное управление небольшими участками транспортных сетей, отдельных
терминалов или транспортных средств. Третий слой характеризует всю транспортную
сеть больших участков и, в большинстве случаев, речь идет об обработке, унификации
и извлечении информации из подсистем второго слоя. Четвертый слой отражает
государственную транспортную политику и ее необходимых частей, как например, создание
фонда развития транспорта, финансирование транспортной инфраструктуры, нагрузка
транспортной инфраструктуры, оценка потерь от происшествий, статистическая обработка
данных и т.д. Транспортную телематику можно понимать как источник информации для
определения этих параметров. Пятый слой представляет европейский уровень
и транспортную политику стран-членов Европейского Союза.
Рис. 1.1 Иерархическая структура информационной архитектуры транспортной
телематической системы

Каждый слой, естественно, можно разделить на потребителей (перевозчик,
пассажир, водитель и т.д.) и инфраструктуру. Иерархическая структура транспортной
телематики одинакова как для потребителей, так и для инфраструктуры.

Коммуникационная среда между первым и вторым слоями предъявляет самые
жесткие требования к защите, надежности и доступности передачи информации.
Одновременно данная среда должна отвечать и другим требованиям, которые,
в большинстве случаев, ведут к решению создать собственную коммуникационную
среду. В первом коммуникационном слое передается наибольшее количество данных.

По мере продвижения в верхние слои уменьшаются объемы передаваемых данных
и снижаются требования к параметрам передачи. Для более высоких
коммуникационных слоев, в основном, можно использовать услуги существующих
телекоммуникационных организаций.

При описании отдельных слоев транспортной телематической системы следует
подчеркнуть, что максимально поддерживается коммуникация между отдельными
слоями и минимально - коммуникация между отдаленными слоями. Этот принцип
«преимущества локального взаимодействия» известен из телекоммуникационной
техники и приводит к обеспечению выгодной структуры информационных потоков
(коммуникаций) отдельных процессов данного телематического приложения.

Первый слой транспортной телематической системы

В этом слое собираются статические и динамические данные о транспортно-
эксплуатационных качествах пути, транспортных средствах и транспортных
терминалах. Характерным для этого слоя, кроме сбора данных, является осуществление
управления с помощью исполнительных элементов. На автомобильном транспорте
речь идет, в частности, о следующих приложениях:

•	сбор данных о транспортно-эксплуатационном состоянии автомобильной дороги

(интенсивность и состав движения, плотность и скорость движения,
метеорологические данные и т.д.);

•	сбор данных о транспортных средствах (слежение за опасным грузом, мониторинг

угнанных автомобилей, автоматическое оповещение о дорожно-транспортных
происшествиях и т.д.);

•	сбор данных о транспортных терминалах (занятость парковок, состояние
логистических центров и т.д.);
состояние и изменение исполнительных элементов (изменение состояния
управляемых дорожных знаков, изменение состояния светофоров и т.д.).

Второй слой транспортной телематической системы

К данному слою относится, главным образом, большое количество региональных
систем управления, которые осуществляют независимое управление на небольших
участках транспортных систем. В области автомобильного транспорта к этому слою
относятся, в первую очередь, центры управления работой транспорта городов, центры
управления тоннелями, центры управления движением через государственные
границы, системы управления отдельными участками автомагистралей и т.д. Всегда
речь идет о точно определенной области, которая в большинстве случаев
характеризуется единым подходом к управлению.

В области общественного транспорта речь идет, в основном, о системах управления
движением автобусов и трамваев, о системах управления метро и т.д.

Третий слой транспортной телематической системы

Данный слой объединяет системы управления второго слоя и включает центры
управления крупными транспортными системами. В области автомобильного транспорта
речь идет, в большинстве случаев, о центрах управления движением городов, системах
управления движением на сети автомагистралей, системах управления тоннелями и т.д.

В общественном транспорте в большинстве случаев речь идет о центрах управления
работой городского пассажирского транспорта.

Четвертый слой транспортной телематической системы

Четвертый слой является самым высоким звеном отдельных видов транспорта на
национальном и региональном уровнях и служит для внедрения транспортной
политики государства в связи с международным транспортом и его юридических,
технико-управленческих и рабочих систем, как например, электронные цифровые
карты автомобильных дорог, массивы информации для пользователей дорог, системы
распространения информации и их международной передачи. Можно сказать, что этот
слой интегрирует политическое, социальное и экономическое планирование транспорта
всех заинтересованных субъектов. Он отличается, в первую очередь, сбором
статистических данных о транспортной системе и служит для оценки основных
параметров функционирования транспорта на соответствующем уровне. Результатом
оценки качественных характеристик работы транспортной системы на национальном
уровне является и определение размера финансирования отдельных видов
общественного транспорта из государственного транспортного фонда. Данный слой
должен стать составной частью государственной информационной системы страны
и данные, которые он предоставляет, должны использоваться и остальными
государственными организациями.

Питый слой транспортной телематической системы

Для полноты следует отметить, что пятый слой является звеном европейской
транспортной политики и служит для ее активной поддержки На основании сбора данных
из отдельных регионов решаются вопросы капитальных вложений в транспорт на уровне Е11
1.2.3	Физическая и коммуникационная архитектура

Физическая архитектура определяет точные 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 физическое решение аппаратных средств и программное
обеспечение транспортной телематической системы. Критерием для принятия решений
является функциональность, безопасность, надежность и, не в последнюю очередь,
общие расходы, связанные с приобретением и эксплуатацией системы. Физическая
и коммуникационная архитектуры специально объединены в один общий раздел.

Вообще говоря, физическая архитектура первого слоя дана выбором датчиков
и исполнительных элементов. Между первым и вторым слоем осуществляется передача
самых важных данных, которые в большинстве случаев тесно связаны с безопасностью
и управлением транспортом. Передача между первым и вторым слоями обычно будет
обеспечиваться с помощью собственной специальной телекоммуникационной среды,
которая должна гарантировать удовлетворение требованиям к защищенности,
доступности и надежности передачи информа! щи.

Второй слой обрабатывает данные и осуществляет областное управление. Он будет
образован в основном вычислительной техникой, состав которой будет определяться
в соответствии с требованиями к обрабатываемой информации. Телекоммуникация
между вторым и третьим слоями будет реализована в соответствии с требованиями
отдельных процессов. Эти требования будут весьма разнообразными. Предполагается,
что приблизительно половина информации будет передаваться без требований
к надежности, доступности и защищенности, в то время, как передача второй половины
должна гарантировать удовлетворение этим требованиям.

Третий слой определен информационными технологиями управления и логистики
крупнейших транспортных областей. Выбор программного обеспечения и аппаратных
средств будет осуществлен по требованиям отдельных процессов.

Телекоммуникационная среда между третьим, четвертым и пятым слоями будет
в подавляющем большинстве случаев представлена обычной средой одного из
существующих операторов постоянных сетей. Передача в транзитном слое
телекоммуникационных сетей отличается особенно высокой степенью доступности
и вообще высоким качеством среды. Однако необходимо обеспечить защиту системы
от злоупотребления информацией, записанной в ней и передаваемой[12].

На рис. 1.2 изображена физическая архитектура транспортной телематики США
(US Department of Transport), которая разделяет транспортную телематику на две
основные подсистемы:

•	работа на транспортном пути (пассажир, транспортное средство);

•	управление транспортными процессами (центры управления работой транспорта,
управление на дороге).

Данные подсистемы далее разделяются на модули и приложения.

Следует отметить, что такая архитектура была создана в США только для
автомобильного транспорта. Если автомобильный транспорт является составной
частью интермодального и мультимодального транспорта, то следует расширить
количество подсистем транспортной телематики.
Пассажиры

Центры управления

Рис. 1.2

Физическая архитектура
транспортной телематики
США

1.2.4	Организационная архитектура

Организационная архитектура тесно связана с общей концепцией транспортной
телематической системы. Предполагается, что размышления, касающиеся
организационной структуры, будут взаимно связаны с размышлениями об определении
транспортной телематической системы как инструмента осуществления активной
транспортной политики. Каждая организационная система нуждается в технической
поддержке для обеспечения своей правильной работы, и каждое ее изменение или
преобразование требует также рассмотрения способа преобразования технической
поддержки процесса.

В настоящее время в мире начинают исследоваться методики создания архитектуры
телематических систем, которые являются прочными в отношении к организационной
структуре, однако эти системы требуют применения прогрессивных методов
математической обработки информации. С другой стороны, некоторые приложения
транспортной телематики, как например, кризисный менеджмент, требуют
категорически установленные компетенции и организационную структуру. В таком
случае и основные технические средства являются более простыми и дешевыми и их
часто можно решать с помощью руководства для операторов, которые таким образом
теряют возможность импровизировать.

1.3 ОСНОВНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ

ТРАНСПОРТНО-ТЕЛЕМАТИЧЕСКИХ
СИСТЕМ

Как было указано в предыдущем разделе, подсистемы связаны с физической
архитектурой транспортно-телематической системы, которую сегментируют
в соответствии с общими функциональными обстоятельствами. Далее описанная
классификация отдельных подсистем является необходимым условием
Функционирования интермодального и мультимодального транспорта.
На рис. 1.3 показана основная схема транспортной телематической системы. По
вертикали транспортно-телематическую систему можно разделить на технические
подсистемы, подсистемы управления, экономические и паспортные подсистемы
(цифровой учет транспортной инфраструктуры). По горизонтали транспортную
телематическую систему можно разделить на подсистемы путей сообщения,
транспортных средств и транспортных терминалов[4].

Под понятием технические подсистемы транспортных процессов
подразумевается, в частности, сбор статической и динамической информации как
о путях сообщения, так и о транспортных средствах или о транспортных терминалах.
Все это можно включить в понятие технических услуг, которые могут предлагаться
одним или несколькими субъектами. Данные услуги могут предоставляться как
перевозчикам (например, мониторинг местоположения транспортных средств),
управлениям дорог и транспортных терминалов (например, состояние
и функционирование транспортной инфраструктуры), так и пользователям транспорта
(например, информации перед поездкой, направление транспортных средств вдоль
маршрута, информация о перевозке грузов, пассажиров и т.д.).

Подсистемы управления транспортными процессами обеспечивают как
управление движением транспортных средств по транспортной сети, так и управление
путями сообщения и транспортными терминалами. Это можно включить в понятие
транспортной логистики в широком смысле слова. Результатом данной подсистемы
является, например, управление транспортом, управление грузоперевозками,
перевозками пассажиров по дорогам, управление спасательными операциями или
повышение безопасности транспортных средств.

Экономические и паспортные подсистемы дают возможность соединения
информации о материальном и интеллектуальном инвестиционном имуществе
с экономической информацией о качестве содержания дорог, состоянии транспортных
средств и о ситуации на транспортных терминалах. В результате соответствующей

Рис. 1.3

Основная схема
транспортной
телематической системы
обработки такой частной информации можно получить сведения о стоимости
реализации транспортного процесса и с помощью подсистем управления
транспортными процессами данную цену оптимизировать.

Транспортная телематика означает целенаправленное соединение вышеуказанных
подсистем, когда путём обмена информацией или их совместным использованием можно
получить инструмент оптимизации функционирования транспорта и реализации активной
транспортной политики на уровне региона, государства или объединенной Европы.

Вышеописанную основную схему транспортно-телематической системы можно
использовать в случае всех видов транспорта, и в их функциональном мультимодальном
соединении она играет роль объединяющей схемы общей транспортно-телематической
системы. Отдельные подсистемы имеют разные наименования в отдельных видах
транспорта работают в разных условиях, имеют разных собственников, но основной
смысл и информация являются одинаковыми.

Вся транспортная телематическая система служит потребителям транспорта, повышает
их безопасность, информированность, эффективность и производительность транспорта
и минимизирует влияние транспорта на окружающую среду. Следует отметить, что
потребитель транспорта понимается в более широком смысле слова, причем это может
быть как водитель, пассажир, так и служба эксплуатации общественного транспорта,
государственное учреждение и т.д. Хорошо составленная транспортная телематическая
система - это средство достижения устойчивой мобильности граждан, грузов в потоке
товаров, обслуживания регионов в стране и в мире и становится инструментом для
объединения транспортной политики в Чехии с транспортной политикой ЕС.
Следовательно, такая система положительно отражается в экономической и социальной
областях, в области охраны окружающей среды, а также в сфере местной, региональной,
национальной, европейской и, соответственно, глобальной политики.

1.3.1	Технические подсистемы

Для успешного использования телематических транспортных систем должна быть
создана инфраструктура, существенную часть которой составляют датчики
и исполнительные элементы. Датчики измеряют транспортные, метеорологические
и другие параметры, а исполнительные элементы воздействуют на участников дорожного
движения и оказывают влияние на их поведение. Следующая составная часть
технических средств - это коммуникационная среда и информационная технология.

1.3.1.1	Исполнительные элементы

К исполнительным элементам относятся:

Светофоры

Светофоры являются основными исполнительными элементами, с которыми
водители обычно встречаются. Светофоры служат для регулирования движения
транспортного потока. Несмотря на все еще часто используемые светофоры
с источниками света, питаемыми напряжением 230 В, в Западной Европе используются
и энергетически более выгодные источники света, питаемые напряжением 10 В, причем
все чаще используются светодиоды (LED). Их более широкому распространению при
более выгодных технических параметрах, как например, гарантируемый срок службы
100 000 часов. Их широкое применение ограничивается высокой стоимостью.
Управляемые дорожные знаки

Управляемые дорожные знаки оказывают влияние на динамику поведения
транспортного потока. Они делятся на световозвращающие (пассивные)
и светоизлучающие (активные) управляемые дорожные знаки. К пассивным дорожным
знакам относятся трехгранные поворотные призмы, которые в принципе способны
изобразить максимально три разных символа. Далее используются переставляемые
или опрокидывающиеся знаки различного технического исполнения. Знаки покрыты
световозвращающим слоем и часто освещаются внешним источником. Положение этих
знаков необходимо контролировать с помощью электронного устройства.

Светоизлучающие знаки изготавливаются с применением светодиодов или
с применением оптического волокна. Знаки со светодиодами являются более простыми,
имеют большой срок службы, но количество цветов ограничено так же, как и их
яркость. В знаках с оптическими волокнами используются галогенные источники света
с цветными светофильтрами и цветное изображение создается на матрице с помощью
линз, благодаря чему можно изменять и угол излучения.

Информационные табло

Целью использования информационных табло является представление водителям
информации в виде текста или с помощью простых пиктограмм. Они не предназначены для
замены дорожных знаков. Они основаны на использовании электромагнитных элементов
с двумя устойчивыми состояниями или светодиодов. Электромагнитные элементы при подаче
электрического импульса опрокидываются в активное положение, которое отличается тем,
что поверхность мишени имеет рефлексное исполнение в то время, как в выключенном
состоянии поверхность является черной. Существенным преимуществом является то, что
затраты электрической энергии необходимы только при опрокидывании элементов.

Табло на светодиодах являются активными и излучают свет, поэтому они видимы
на большом расстоянии. Однако недостатком является непрерывное потребление
электроэнергии. Табло гаснет при прекращении подачи электроэнергии. По этим
причинам начинают изготавливаться элементы с двумя устойчивыми состояниями,
у которых мишень дополнена светодиодом. Этот элемент объединяет преимущества
обоих вышеуказанных принципов.

1.3.1.2	Ддгчики

К датчикам относятся.

Транспортные детекторы

Транспортные детекторы являются основой для использования технических устройств
транспортной телематики. В настоящее время существуют десятки раз. шчных датчиков,
работающих на разных физических принципах (электромагнитный, инфракрасный,
оптический, микроволновый и т. п.). Наиболее часто используемыми датчиками являются
индуктивные петли укладываемые под проезжей частью автомобильной дороги. Если
требуется измерение скорости и разрешение проезда определенной категории автомобилей,
то следует использовать две петли. Их существенным недостатком является то, что при
их установке нарушается поверхность проезжей части дороги и поэтому все чаще
используются детекюры, не требующие разрушения дорожного покрытия.
Кроме детекторов в транспортных узлах, которые непосредственно используются для
управления транспортом, имеются детекторы для процессов принятия решений на уровне
региона или всей территории. В транспортных сетях городов используются так называемые
стратегические детекторы в местах, где отсутствуют помехи, вызванные работой
перекрестков, но которые имеют решающее значение для описания состояния транспорта
в сети. На скоростных автомагистралях детекторы расположены на одинаковом расстоянии
друг от друга - линейные детекторы. Шаг де Гекторов (расстояние между детекторами)
составляет от 300 м до 1 000 м, и они предназначены для линейного управления транспортом
потоков и для выявления местоположения дорожно-транспортного происшествия.

Для моделирования движения транспортного потока и классификации
транспортных средств необходимо измерять хотя бы два параметра транспортного
потока. Чаще всего измеряются интенсивность и скорость движения в заданном
поперечнике автомобильной дороги. В Европе происходит процесс стандартизации
коммуникационных протоколов для передачи транспортных пакетов.

Видеодетекторные системы

Видеодетекторные системы в настоящее время являются основой успешного
мониторинга транспорта, так как техника машинного распознавания образов дает
возможность располагать в поле зрения камеры не только детекторы присутствия
(интенсивность движения), но и детекторы скорости, детекторы направления движения
и т.п. Видеодетектирование должно быть также основным инструментом обнаружения
случаев нарушения водителями правил дорожного движения, например проезд на
красный сигнал светофора.

Видеоконтроль является одной из предпосылок успешного использования
транспортной телематики. Использование видеодетектирования в большинстве случаев
не означает дополнительные капитальные расходы, так как можно использовать
существующие видеокамеры.

Экологический мониторинг

Осуществляется мониторинг не только концентрации вредных веществ
и метеорологических условий в сильно загруженных д вижением местах, но к экологическому
мони горингу относится и взвешивание транспортных средств. В телематических системах
данные измерения часто связаны с навигационными системами. Такие детекторы
изготавливаются достаточно массивными с микрокомпьютером, управляющим
самокалибровкой и осуществляющим слежение за всеми аномалиями.

13.1.3 Коммуникационная инфраструктура

В коммуникационную инфраструктуру транспортной телематики входят:

RDS радиовещание

Система радиовещания RDS (Radio Data System) используется несколько лет
в Европе. Принцип заключается в том, что к классической аналоговой передаче
прибавляется модуляция цифровыми данными и в самом простейшем виде передаются
данные о станции или о передаваемом музыкальном произведении.
В рамках передачи цифрового канала выделен транспортный канал ТМС (Traffic
Message Channel), который передает только кодовый адрес запоминающего устройства
Память содержит каталог предупредительных сообщений и каталог наименований
городов. Для данного каталога существует европейский стандарт ALERT-C.

Связь на короткие расстояния DSRC

Связь DSRC (Dedicated Short Range Communications) имеет принципиальное значение
при создании инфраструктуры телематических систем и поэтому существует всемирное
стремление к ее стандартизации. Частота функционирования соответствует частоте
используемой в Европе, Японии и в США, где, кроме прочего, еще используется частота
900 МГц. Выбранная полоса частот обеспечивает коммуникацию при прямой видимости
в пределах 30 м, в результате чего исключаются помехи приему радиовещательных
и телевизионных передач. Данную систему можно использовать не только при платеже
сборов EFC (Electronic Fee Collection), но во многих других приложениях: TTI (Traffic
and Travel Information), CVO (Commercial Vehicle Operations) и т.д.

Мультимедиальные передачи

Транспортные системы относятся к системам с распределенными параметрами. Передача
сигналов датчиков, а также команд исполнительным элементам может осуществляться на
уровне области или даже района, где районом может быть, например, вся территория Чешской
Республики. Транспортные системы требуют передачи звуковых сигналов (сигналы SOS),
видеосш налов (CCTV) и потока данных в одном тракте (канале), а именно на локальном
LAN или глобальном WAN уровнях. Современная сетевая инфраструктура образована ATM
(Asynchronous Transfer Mode) или сетью lOOBaseT (Fast Ethernet).

Передачи GSM

Модуль GSM отличается от обычного телефона тем, что он оснащен
программируемыми входами/выходами, благодаря чему он может передавать
в центральную станцию информации типа «Отказ светофора», «Обледенение на
участке» и т.д. и от центральной станции может наоборот принимать команды
дистанционного управления, например, PDZ «Опасность обледенения». Модуль может
передавать, кроме прочего, и короткие сообщения SMS. Службу коротких текстовых
сообщений (SMS), предоставляемую в сети сотовых телефонов GSM, можно
использовать для дистанционного управления устройствами транснор гной системы.
Типичным примером являются информационные табло, которые способны принимать
и декодировать сообщения SMS.

Цифровые высокочастотные сети связи

В Европе в настоящее время происходит процесс стандартизации цифровых сетей
связи. Одним из потенциальных кандидатов является система TERA (Trans-European
Trunked Radio), которая уже фактически является стандартом, но весьма сильной является
и конкурентная система TETRAPOL. Для однонаправленной связи с транспортными
средствами будет использоваться система DAB (Digital Audio Broadcasting), которая уже
в настоящее время покрывает более 70% автомагистралей в Великобритании, и все
больше приложений находит и система DMB (Digital Multimedia Broadcasting).
1.3.1.4 Информационные технологии

В категорию информационной технологии (IT) входят, в частности:

Аппаратные средства (Hardware)

В данную категорию входит физический слой информационных технологий, как
например, аппаратные решения используемых компьютеров, аппаратные решения
транспортных устройств управления, транспортных центральных пультов управления,
физическое решение базы данных и т.д.

Программное обеспечение (Software)

К данной категории относятся программные средства транспортной телематики,
такие как операционные системы, системы обработки базы данных и т.д. Технические
средства предназначены для сбора статистической и динамической информации
и поэтому программное обеспечение, необходимое для достижения данной цели, также
включено в данную категорию.

1.3.2 Подсистемы управления процессами

Управление процессами реализуется подсистемой, которая на основании
информации, полученной от технологических систем путей сообщения или
транспортного средства (статическая и динамическая информация), обеспечивают
эффективную обработку информации для целей управления. Как правило, на
автомобильном транспорте речь идет о создании менеджмента для управления
транспортом в городских агломерациях, на автомагистралях, а также менеджмента
городского и регионального общественного транспорта. Речь идет в особенности
о системах статистической оценки транспортных процессов для осуществления
региональной и государственной транспортной политики и других системах
(информационные системы для водителей, для персонала по эксплуатации транспортной
инфраструктуры и т.д.). Классификация подсистем управления процессами описана ниже.

1.3.2.1	Т ранспортный менеджмент городов

Городские агломерации характерны тем, что они концентрируют большое
количество автомобилей на ограниченном пространстве, причем обычно нет
возможности экстенсивно повышать протяженность дорог и площадь стоянок. Поэтому
необходимо средствами телематики достичь ее более эффективного использования.
В городских агломерациях существуют две главные категории потребителей'.

•	индивидуальный автомобильный транспорт,

•	городской общественный транспорт.

На рис. 1.4 показано основное разделение транспортного менеджмента городов,
подробное описание которого приводится ниже.

Управляющие центры оснащены, кроме собственных управляющих компьютеров,
и средствами для видеомониторинга и для речевой связи с водителями. Для создания
успешного менеджмента города средствами транспортной телематики необходимо
интегрировать следующие управляющие подсистемы.
Рис. 1.4 Схема подсистем менеджмента городов

Управление транспортными узлами

Основным элементом управления транспортным узлом является устройство
управления транспортным потоком (рис.1.5). Управление транспортным узлом можно
реализовать двумя способами: децентрализованной и централизованной управляющей
системой. Светофоры в децентрализованной системе работают в комплекте
с децентрализованным интеллектом (управление узлом в зависимости от вида
транспорта), который реагирует на текущее состояние транспортного потока в узле. На
вышестоящем уровне имеется управляющий компьютер в качестве координатора узлов
сети. Процесс управления осуществляется так, что в транспортном узле постоянно
тестируются транспортные детекторы, обычно индуктивные петли, и в зависимости от
мгновенной транспортной ситуации изменяется продолжительность зеленых сигналов,
время цикла или состав фаз. Несколько светофорных устройств объединяются в линейные
или плоские области, которые управляются адаптивно во временной сетке 10-30 минут.

Для управления стохастической транспортной системой, которая содержит десятки
детекторов и исполнительных элементов очень важным является осуществление
эффективной редукции входных данных классификации транспортного потока и его
редукции на горизонте минимально 15 минут. Для уменьшения входных данных
успешно используются методы анализа пачек автомобилей, например, распределение
Байеса и другие математические модели.

В случае, когда транспортные потоки достигают уровня насыщения,
в централизованных системах начинают использоваться методы экспертного управления,
сводящего до минимума длину колонны транспор ihwx средств, команда о которых
исходит из центра управления.

Более дорогие возможности управления транспортными узлами заключаются
в использовании централизованных оперативных (on line) систем управления типа
Рис.1.5

Современное устройство управления
транспортным потокм, т. е.
устройство, оказывающее влияние на
безопасность пассажиров, нормально
оснащено технологическим
и транспортным процессорами,
которые контролируют друг друга

SCOOT и SCATS, которые нашли ограниченное использование, главным образом,
в США и в странах Азии. Их принцип действия заключается в централизованной
оценке сигналов всех детекторов в регионе и оптимизационном расчете распределения
транспортных средств по сети. На основании таких расчетов в реальном времени
изменяются параметры управления.

Управление транспортными потоками в тоннелях

Управление транспортными потоками в автотранспортных тоннелях основано на
подробном мониторинге транспортного потока и использовании быстрых алгоритмов
оперативного выявления местоположения дорожно-транспортных происшествий.
Однако составной частью управления движением в тоннелях является не только
управление транспортным потоком, но и управление следующими подсистемами
(вентиляция, анализ продуктов выброса с отработанными газами, управление
системами тоннеля в чрезвычайных ситуациях и т.д. ). Все эти системы должны быть
взаимно интегрированы и информационно связаны друг с другом. Основой является
и включение систем управления тоннелями в системы управления городами или
в случае автотранспортных тоннелей, расположенных в пригородной зоне, в систему
управления на уровне более крупной территории.

Управление посредством информации и навигации

Информационные и навигационные системы INS (Information and Navigation Systems)
являются не только важным средством для уменьшения заторов на дорогах, но они часто
испотьзуются и в системе городского общественного транспорта, где они информируют
пассажиров о расписаниях, остановках транспортного средства и способствуют их
психологическом} комфорту тем, что их предупреждают о возможном опаздывании
транспорта. В управляющих и информационных системах существует правило, что
информация, оказывающая влияние на поведение водителя, передается в принципе двумя
способами: всем транспортным средствам транспортного потока, например, с помощью
информационных табло, установленных рядом с автомагистралью (TFINS -Traffic Flow
Information and Navigation System), или каждому транспортному средству индивидуально
(VINS - Vehicle Information and Navigation System).

Между информационными и навигационными системами существует основная
разница, заключающаяся в том, что полученную информацию водитель должен, но
не обязан использовать, в то время как при навигации транспортного потока с помощью
управляемых дорожных знаков (PDZ) он должен обязательно использовать указанную
дорогу или полосу движения. Поэтому далее INS делится на следующие подсистемы:

Информационная система с воздействием на транспортный поток

Ввиду того, что не существует чешская терминология, используются английские
эквивалентные сокращения - TFIS (Traffic Flow Information System). Информационные
табло с несколькими строками алфавитно-цифрового текста дают водителю
с определенным опережением информацию типа «СТРАГОВСКИИ ТОННЕЛЬ ЗАКРЫТ»
и водитель имеет возможность выбирать оптимальный маршрут движения по своему
усмотрению. Надписи можно дистанционно или вручную модифицировать из центра
управления. Очень часто используется техника GSM и передача коротких сообщений SMS.

Рис. 1.6
Информационное табло,
созданное на базе
светодиодов, обращает
внимание водителей на
необходимость
соблюдения дистанции

Система TFIS практически реализована в виде пяти информационных табло
в окрестности тоннеля «Теш нов» в Праге и готовится вариант для района Смихов.
Данные табло будут информировать о фактическом состоянии транспортного потока
в центре Праги.

Информационная система в индивидуальном транспортном средстве

Это понятие аналогично английскому - VICS (Vehicle Information and Communication
System). Для передачи информации в транспортное средство используется, например,
радиовещательная передача СВЧ в режиме RDS-TMC (Radio Data System-Traffic
Message Channel). Система стандартизирована и начинает использоваться в массовом
количестве. На дисплее радиоприемника изображаются транспортные информации,
касающиеся только данного региона.

Навигационная система с воздействием на транспортный поток

Английский эквивалент этой системы - TFNS (Traffic Flow Navigation System).
Навигация транспортного потока осуществляется с помощью управляемых дорожных
знаков. Знаки имеют характер запретов или приказов или же может быть использован
символ для отклонения (Табло направлений для обозначения объезда - D38a).
Типичным примером является также управление движением по полосам движения
с помощью светофора S5a и S5b с красными крестиками и стрелками, рис. 1.7.
Рис. 1.7

Северный портал
Страговского тоннеля, где
может меняться
направление транспортных
потоков с помощью
управляемых дорожных
знаков, работающих на
основе световоОа или
трехгранных поворотных
призм

Рис. 1.8

Навигационная
система VNCS

Навигационная система в индивидуальном транспортном средстве

Английский эквивалент этой системы - VNCS (Vehicle Navigation and Communication
System). Самой простой навигационной системой является система, основанная на
применении компактного диска CD ROM в транспортном средстве с дисплеем,
изображающим карту страны или города (пассивные навигационные системы) (рис. 1.8).
Водитель задает место назначения своей поездки, и транспортное средство наводится
по данным GPS о мгновенном местоположении и с помощью цифровой карты водителю
рекомендуется оптимальный или самый короткий маршрут. Маршрут показывается на
карте и, кроме того, сообщается синтезагором речи. Уточнение местоположения,
определенного посредством GPS, осуществляется с помощью коррекции в зависимости
от движения транспортного средства по реальной карте. Карты стран и городов даны на
компактных дисках CD. Пассивная система не реагирует на мгновенные изменения
условий движения на дорожной сети (заторы, ограничения проезда при ремонте дорог).
Следующей системой является, система динамической навигации, основанной на
том, что навигационный блок в транспортном средстве способен принимать данные
из блока RDS-TMC и предлагать водителю маршрут движения с учетом фактических
условий движения на дорожной сети.	\

Высшей стадией навигационных систем в транспортном средстве является
навигация «онлайн», когда транспортное средство сообщает свои координаты
вышестоящему центру посредством коммуникационного канала. Вышестоящий центр
рассчитывает оптимальную трассу с учетом реальных условий движения и передает
ее обратно водителю. В качестве коммуникационной среды можно использовать канал
GSM или связь DSRC. Указывается, что при 10% активно наводимых транспортных
средств количество заторов на транспортной сети снижалось до 30%.

Телематика на городском общественном транспорте

В последнее время можно наблюдать очень опасное явление, заключающееся
в понижении интереса населения к городскому общественному транспорту, которое,
например, в Праге в 1999 году составляло 19% по сравнению с 1990 г. Поэтому
предметом телематических приложений является и повышение привлекательности
городского пассажирского общественного транспорта для широкой общественности.
Последнее достигается следующим образом.

Предоставление достаточной и достоверной информации для пассажиров

Услуги Интернета помогают общественности выбирать подходящий вид
транспортного средства и узнать расписание по Интернету еще до выхода из дома. Кроме
того, могут предоставляться следующие информационные услуги — это информационные
терминалы, расположенные в общественных местах и предоставляющие более подробные
информации, касающиеся данного района города. Очень ценными для пассажиров
являются и оперативная информация на остановках, где они узнают о времени приезда
транспортного средства или о его опаздывании. Важной для пассажиров является также
информация внутри транспортного средства городского общественного транспорта.

Активное преимущество городского общественного транспорта

Активное преимущество городского общественного транспорта относится
к рельсовым и нерельсовым транспортным средствам, которые оснащены активными
или пассивными датчиками (приемопередатчиками), дающими возможность
идентификации транспортного средства и таким образом следить за его маршрутом
движения. Используется передача DSRC в диапазоне 5,9 ГГц или передача
в инфракрасной области. Следующей возможностью для слежения за точным
положением транспортных средств является использование средств GPS
и беспроволочной связи с центром управления. Следовательно, в центре управления
известно отображение текущей ситуации и центральный компьютер координирует всю
сеть. Городской общественный транспорт, приближающийся к перекрестку, получает
преимущество, если он не укладывается в расписание. Если скорость проезда выше,
то он не имеет преимущества. Следовательно, речь идет об адаптивном преимуществе.

Пассивное преимущество городского общественного транспорта

Пассивное преимущество городского общественного транспорта заключается
в возможности дать ему преимущество проезда в данном узле без его идентификации.
Самым простым примером является преимущество трамваев, обеспечиваемое
с помощью троллейных контактов, которые используются в Праге на 27% светофоров,
установленных на трамвайных маршрутах

Создание маршрутов для транспортных средств с преимуществом
проезда

В сложных городских условиях ежедневно происходит множество различной степени
тяжести дорожно-транспортных происшествий, например, в Праге речь идет в среднем
о 120 ДТП в сутки. И в случае небольшого происшествия, означающего только
материальный ущерб, транспортные средства стоят на месте происшествия до приезда
полиции, скорой медицинской помощи или помощи эвакуаторов. Даже в случае скромного
предположения о том, что последствия ДТП будут ликвидированы через 30 минут,
получается, что на 120 случайных местах в течение 30 минут блокируется движение
транспортных потоков. От места происшествия очень быстро распространяется затор.
Поэтому первоочередным является стремление обеспечить быстрый приезд
вспомогательных служб. Центр управления движением в телематическом смысле
интегрирует все соответствующие организации (полиция, скорая помощь, пожарники)
и одновременно оптимизирует маршрут движения как собственно наводкой транспортных
средств, так и путем предоставления приоритета проезда с помощью светофоров.

Телематика на стоянках транспортных средств

Использование телематики в предоставлении информации о наличии мест для стоянки
транспортных средств позволяет повысить эффективность использования транспортной сети.

Многоэтажные автостоянки и зоны для стоянки автомобилей

Мониторинг занятости мест

Рис. 1.9

на автостоянках дает возможность направлять
транспортные средства с помощью средств TFIS
(Traffic Flow Information System) самым коротким
путем к цели, что значительно снижает пробег
автомобилей (рис. 1.9). Мониторинг состояния
парковочных автоматов и их последующий быстрый
ремонт создают у водителей стабильное осознание
необходимости платить за предоставляемые услуги.

«Паркуйся и езжай» - Park and Ride (P+R)

Уже заранее перед приездом в город водители
с помощью TFINS (Traffic Flow Information and
Navigation System) или VINS ( Vehicle information
and Navigation System) могут быть
проинформированы о возможности парковки на
перехватывающих автостоянках (P+R).
Необходимо, чтобы указываемые данные
содержали фактически верную информацию
о состоянии занятости парковок и предлагали
возможности проезда в город, используя
общественный транспорт

Табло, указывающее направление к автостоянке
На автостоянка предусмотрены информационные терминалы, предоставляющие
всю необходимую информацию (транспорт, покупки, культура). Само собой разумеется,
что здесь имеются и билетные автоматы городского общественного транспорта и на
информационные табло выдается информация о ближайшем рейсе автобуса или
трамвая. Предполагается интеграция платежей с помощью одной платежной карты.

Прогрессивные тарифы

Средства электронного платежа (Electronic Fee Collection - EFC) дают возможность
взимания прогрессивных сборов, например, за проезд в центр города, без задержек
в транспортном потоке. Тарифы дифференцированы так, что за парковку в центре
города следует заплатить в несколько раз больше по сравнению с тем, сколько должен
заплатить водитель, если он парковался на окраине города. Практический опыт
показывает, что речь идет о довольно эффективном инструменте, регулирующем
интенсивность движения и уменьшающем нагрузку выбранных районов города.

1.3.2.2	Управление движением на автомобильных

ДОРОГАХ И АВТОМАГИСТРАЛЯХ

Автомагистрали и автомобильные дороги в пригородной зоне отличаются, главным
образом, топологически. Речь идет о линейных объектах с одним входом и одним
выходом, для управления движением на которых существуют совершенно другие правила
по сравнению с управлением движением на транспортных сетях. Ввиду того, что здесь
транспортные средства перемещаются со значительно большей скоростью, то здесь
используются системы для повышения безопасности водителей, заключающейся,
например, в своевременном обнаружении опасности. Системы управления движением
на автомагистралях состоят из нескольких подсистем, которые повышают пропускную
способность дорог и повышают безопасность участников движения (рис. 1.10).

I

ИС пренявлвия и iioto щ (AIIS) ।

Авиша । и чсския емс г смы 1 k	1

повышения бе нипгснос i и Abi. идеи । происшествий и споров 1

I ipe уч прок \ciihc микросна (

С ре iciBti повышения
плавноеiи (виження

Линейное у правление (RI I С)

I
Ннформнц ипакигац cmcicmm(INS) i
. ।

J.icki ройный п шсж S3 проезд (1 Ю
।
Упр въеудом на эвюмшMcipa.ii> (RMC) i
• ►---------------- '------।

I 1риормrci яшя11>1\ гране средегв (IК)V)’

।

JIhjcj ickiVLibiioe ipHHciiopiHue cpeiciHoi
--------------------------- (

Рис. 1.10 Схематическое изображение подсистем управления движением на
автомобильных дорогах

Системы для повышения безопасности водителей

Важной информацией для водителей является оценка состояния транспортного
средства и состояния дороги. В системах управления движением как в городах, так
и на внегородских дорогах и на автомагистралях необходимо собирать информацию
указанного характера. Ниже показаны примеры применения телематики, которые
значительно влияют на безопасность транспортного процесса:

Информации о препятствиях на дорогах и о метеорологических условиях

Анализ аварийности на автомагистралях показывает, что около 50% ДТП со
смертельным исходом вызваны несвоевременной реакцией водителей на препятствия
и чрезвычайные ситуации и около 25% ДТП данной категории вызваны техникой
вождения, несоответствующей условиям транспортной ситуации, или плохой оценкой
ситуации. Важными являются информация не только о происшествиях и заторах, но
и информация о фактическом состоянии дороги, информация о состоянии поверхности
проезжей части и о расстоянии видимости, данные о транспортных средствах, стоящих
на обочине или проезжей части дороги, или на остановочной полосе. Аварийность
и количество погибших на дорогах Чешской Республики постоянно растет в отличие
от стран, где введен полный комплекс мероприятий по повышению безопасности
движения на дорогах. Речь идет не только о законодательстве, но и об использовании
технических мер, основой которых является телематика.

Пилотные проекты показывают, что при использовании технологии, называемой АСС
(Automated Cruise-Control), можно значительно уменьшить количество происшествий. Для
действия системы АСС следует создать необходимую инфраструктуру, основанную на:
- мониторинге состояния дороги (физических условий), мониторинге полосы
движения и возможных препятствий (заторы, ДТП);

-	обработке информации в центре управления движением;

-	передачи информации водителю;

-	осуществлении мероприятий, выполняемых автоматически (АСС-а) или вручную

(АСС-т).

Информация о чрезвычайных ситуациях передаётся водителю из центра управления
движением. Информацию получают путем измерения (интенсивность движения,
скорость, обледенение, вода на проезжей части дороги, видимость и т. д.), видеоконтролем
или на основании сообщений полиции или других водителей. В центре управления
информация обрабатывается и передаётся водителю посредством информационной
системы транспортного средства, связанной, например, с системой DSRC или RDS-
TMC, или предоставляется для всего транспортного потока посредством
информационных табло и управляемых дорожных знаков с изменяемой информацией.

Автоматическая идентификация дорожно-транспортных происшествий и заторов

AHS (Automated Highway Systems) позволяет получать фактическую информацию
о состоянии транспортных потоков вдоль всей сети дорог. Однако из-за того, что нет
возможности отслеживать каждый метр дороги и, кроме прочего, невозможно, чтобы
обслуживающий персонал в диспетчерском пункте мог обработать столь большое
количество информации, используется аппарат автоматической идентификации
происшествий и заторов. Такая методика основана на математической многоразмерной
модели, в которой контролируется отклонение поведения транспортного потока от
данной модели. Неизбежным следует также считать использование прогноза поведения
транспортного потока каждые 15 мин.

Предупреяедение сна водителей за рулем

Сон водителей за рулем является одной из самых частых причин дорожно-
транспортных происшествий, особенно среди водителей грузовых автомобилей
и автопоездов. Телематические системы, которые предупреждают о кратковременном
засыпании водителей, основаны на постоянном мониторинге внимательности водителя
и на прогнозе снижения его внимательности. Для детектирования состояния водителя
используется несколько методов: детектирование движения глазной роговицы,
мониторинг реакции водителя (движение руля) и т.д.

Средства для повышения плавности движения

Транспортные заторы приводят к потерям, оцениваемым в мировом масштабе
миллиардами долларов. Речь идет не только об экономических потерях, вызванных
прерывистым движением, но и о потерях человеческих жизней. Нельзя не учитывать
влияние стресса на водителя при таком способе вождения. Следовательно, плавность
движения транспортных средств имеет прямое положительное влияние как на
экологию, так и на хорошее психологическое состояние водителя.

Самые большие проблемы с заторами возникают на въездах в города, въездах на
автомагистрали, в пунктах оплаты проезда и на въездах в тоннели и на мосты, если
здесь ограничивается скорость или сокращается количество полос движения.
Указывается, что до 75% заторов возникает по вышеуказанным причинам. При
использовании нижеописанных телематических средств можно повысить пропускную
способность дорог и значительно уменьшить количество происшествий.

Системы линейного управления (RLTC)

Линейное управление движением транспортными потоками RLTC (Road Line Traffic
Control) основано на сборе и обработке данных о транспортных потоках
(интенсивность, скорость, состав транспортного потока) на участке дороги достаточно
большого протяжения и на регулировании режима движения транспортного потока
путем изменения скорости с помощью исполнительных элементов - управляемых
дорожных знаков типа В20а «Максимально допустимая скорость» и с помощью знака
В22а «Запрещен обгон для грузовых автомобилей». Система дополнена
и предупреждающими дорожными знаками «Прочие опасности», «Впереди дорожные
работы» и т. п.

На основании сигналов, поступающих от транспортных детекторов,
расположенных с шагом 0,5—1 км,* рассчитываются характеристики движения
транспортного потока на основе модели транспортного потока, которая классифицирует
состояние транспортного потока и следит за его стабильностью. Последнее проявляется
волнообразно «Stop and Go», сопутствующим явлением которых является высокая
вероятность ДТП. Управление снижением скорости и направлением грузовых
автомобилей на правую полосу движения стабилизирует режим движения всего потока
транспортных средств. Используемая до сих пор логика управления все чаще
заменяется управлением «размытой логикой».

Наглядные результаты использования данной системы являются неожиданно
хорошими: длительные статистические измерения показывают повышение пропускной
способности на 15% и уменьшение аварийности на 35%.

Информационные и навигационные системы

Информационные и навигационные системы (TFIS) являются эффективным сре, ictbom
управления распределением транспортных потоков. В этом случае используется
регулирование движения с помощью светофоров и регулирование с помощью изменения
скорости (RLTC). Существует и третий принцип управления транспортным потоком -
управление на основе использования систем навигации. Практический опыт показывает,
что данный вид управления имеет большое значение, несмотря на то, что навигационной
системой оснащено только 10% транспортных средств.

Постоянно растущее значение имеет информированность водителей перед
поездкой, когда можно, например, с помощью Интернета получить информации об
условиях движения на сети дорог и вероятности образования заторов. Система
способна рассчитать время поездки и дополнить другую информацию, например.,
о погоде. Водитель выбирает маршрут по своему усмотрению и имеет возможность
резервировать для себя и место на стоянке. Затем во время движения транспортное
средство наводится по заранее выбранному маршруту системой VINS. Если появятся
неожиданные проблемы, то будет предложен другой вариант маршрута.

Перед приездом к цели на дисплее VINS можно получить информацию
о гостиницах в данном регионе, перечень парковок, информацию о дальнейшем
продолжении поездки на поезде или на автобусе, а также информацию
о достопримечательностях для туристов. Аналогичную информацию можно получить
в справочных киосках, которые расположены в важных узлах транспортной сети - на
стоянках автомобилей, вокзалах, площадях и т. п.

Транспортные информации GSM-SMS

Следующие возможности навигации транспортного средства заключаются
в использовании техники GSM. Водитель передает вопрос по сотовому телефону, набирая
заранее установленный простой номер, и в форме сообщения SMS получает фактическую
информацию о ДТП, заторах и дорожных работах, осуществляемых на данном участке
дороги. В центральную базу данных поступают данные от полиции, центров текущих
новостей или центров помощи и обслуживания. Услуги обычно бесплатные.

Электронный сбор платежей

Электронная система сбора платежей EFC (Electronic Fee Collection) становится
стандартом в большинстве европейских стран. Кроме того, что полученные сборы
непосредственно вкладываются в транспортную инфраструктуру, EFC является
и эффектным регулирующим и контролирующим средством. Стандартные платежи
наличными посредством сборщиков способствуют возникновению серьезных проблем,
проявляющихся в виде задержек движения перед пунктами сборов платежа. Поэтому
было разработано и успешно используется несколько систем сбора оплаты за проезд.

Управление въездом на автомагистраль

При определенных условиях движения, если транспортный поток находится на
границе стабильности, достаточно небольшого импульса для вызова реакции,
проявляющейся в виде образования групп и колонн автомобилей или даже цепных
дорожно-транспортных происшествий. Таким импульсом могут быть транспортные
средства, которые въезжают на автомагистраль и принуждают водителей на главной
дороге резко снижать скорость или изменять направление движения.

Система RMC (Ramp Meetering Control) постоянно оценивает и прогнозирует
транспортную ситуацию на автомагистрали перед соответствующим въездом
и с помощью светофора «дозирует» количество въезжающих транспортных средств.
Фактическая продолжительность зеленого сигнала светофора определяется
мгновенным состоянием и прогнозом транспортной ситуации на автомагистрали.

йГл 1 кЛАССИФИКАЦИЯ И АРХИТЕКТУРА ТРАНСПОРТНОЙ ТЕЛЕМАТИКИ 57
Преимущества проезда транспортных средств с несколькими пассажирами

Система HOV (High Occupancy Vehicles) используется обычно на въездах в город в том
случае, когда автомагистраль имеет пять и более полос движения. С помощью управляемых
дорожных знаков и шлагбаумов с электронным управлением в утренние часы пик средняя
полоса (полосы) движения меняет направление на город, причем её могут использовать
только транспортные средства с двумя и более пассажирами. Корректность водителей
контролируется автоматически видеосистемой, которая способна различить и номерной
знак транспортного средства. Во время часа пик вечером при выезде из города направление
движения на выделенных полосах меняется на противоположное.

Интеллектуальное транспортное средство

Концепция интеллектуального автомобиля охватывает несколько средств для
повышения плавности движения. К данным средствам относятся, например,
автоматическое поддерживание дистанции между транспортными средствами,
образование виртуальных поездов, оптимальная реакция на чрезвычайные ситуации
и т.д. Можно предполагать, что интеллектуальное транспортное средство будет
оснащено системой, которая способна различить характер транспортной ситуации
и оказывать помощь как приспособиться к этой ситуации путем установки
соответствующих параметров режима движения транспортного средства.

1.3.2.3 Экологический мониторинг

Кроме улучшения условий движения при управлении движением в городах или
пригородных зонах телематические системы дают положительные результаты
и в области ограничения экологического воздействия транспорта на окружающую
среду. Негативное влияние на загрязнение окружающего воздуха, вызванное растущей
автомобилизацией, известно, и имеются данные об экономических потерях,
возникающих в разных странах. Потери возникают не только в результате
непосредственного отрицательного экологического воздействия, но и в результате того,
что аля транспорта требуется больше энергии. Например, в США транспорт потребляет
38% общего количества выработанной энергии, в Германии —27%, что влечет за собой
прямые отрицательные жологические последствия. Однако речь идет о глобальной
проблеме, которую невозможно решать только законодательными или репрессивными
средствами, но следует использовать, кроме прочего, и средства телематики.

На рис. 1.11 показаны основные подсистемы экологического мониторинга, которые
ниже описаны более подробно.

Оптимизация расхода топлива транспортными средствами

Технические средства для снижения потребления горючего

Минимизацию потребления топлива транспортными средствами следует учитывать
уже при проектировании транспортного средства. Составной частью проекта должна
быть минимизация потерь энергии, вызванных сопротивлением воздуха, и потерь
в результате трения качения шин колес с дорожным покрытием. Используя
современные материалы, можно уменьшать массу транспортных средств.

Кроме того, можно оптимизировать потери в процессе эксплуатации, используя
двигатель или приводной механизм с компьютерным управлением. На рынке
появляются коммерчески доступные гибридные транспортные средства, использующие
обычное топливо в комбинации с электрической энергией или газом.
Рис. 1.11 Схема подсистем экологического менеджмента

Экологически чистые транспортные средства

Стремление к более массовому расширению экологически чистых транспортных
средств (электромобилей) пока не пользуется у общественности большим успехом.
Поэтом} в рамках практического применения телематики готовятся проекты, в которых
электромобили будут иметь возможность свободного въезда в центр города, которые
будут контролироваться обычной плагежной картой (например, микропроцессорной),
которую водитель использует для оплаты за проезд. От стоянки P+R водитель может
доехать в центр города, например, на метро, и все остальные поездки ему обеспечит
электромобиль, который он после использования оставит на стоянке и с карты IC ему
будет отсчитана соответствующая сумма.

Рис.1.12

Экологически чистый
автомобиль,
предназначенный для
поездки в центр города

Стабилизация транспортного потока

На заторы приходится около 11% от общего потребления горючего транспортными
средствами, чему соответствует и объем вредных выбросов в этих местах. Устойчивый
транспортный поток может значительно ограничить количество выбрасываемых
вредных веществ. Для обеспечения устойчивого движения транспортного потока
используются методы RLTC (Road Line Traffic Control). Кроме того, следует
использовать все остальные средства, например, перевод транспорта под землю путем
строительства автотранспортных тоннелей. Отдельные подсистемы, указанные на
рис. 1.10, были описаны в предыдущем разделе.

Использование транспортной логистики

Логистика может также эффективно помочь при решении экологических проблем,
так как общеизвестно, что грузовые автомобили не загружаются оптимальным
способом и не используют оптимальные маршруты движения. В таком случае
электронные и коммуникационные системы помогают решать:

•	проблему оптимизации загрузки транспортных средств путем использования
географической базы данных, работающей в масштабе реального времени.
В реальном времени также известна информация о мгновенном местоположении
транспортных средств с помощью GPS (Global Position System);

•	навигация транспортных средств на маршруте движения в зависимости от
транспортных и климатических условий и в соответствии с фактическим состоянием
таможенных процедур на пограничных таможенных пунктах CVO (Commercial
Vehicle Operations). Здесь используется географическая дорожная база данных,
транспортные детекторы и управляемые дорожные знаки. В этом случае необходимо
располагать математическим прогнозом ситуации на несколько часов вперед;

•	использование дорог автопоездами и грузовыми автомобилями,
сгруппированными в организованную колонну (platooning operation),
образующими «поезда» с минимальной, но безопасной дистанцией. Благодаря
пониженному сопротивлению воздуха для последующих транспортных средств
и стабильной скорости, существенным образом снижается расход топлива (см.
определение интеллектуального транспортного средства).

Специальные транспортные телематические системы разрабатываются для
оптимизации маршрута движения и слежения за специальными транспортными
средствами, к которым относятся средства с опасным или сверхтяжелым грузом. В центре
управления движением устанавливается оптимальный маршрут движения с учетом
фактических условий движения, географической дорожной базы данных запрещений
проезда из-за дорожных ремонтных работ и т. п. Транспортное средство направляется
в зависимости от характера груза по маршруту в объезд густонаселенных районов,
тоннелей и мостов. Маршрут движения передается в электронном виде и водитель ведет
транспортное средство по данным, отображаемым на дисплее. В центре управления
движением маршрут оперативно проверяется с помощью навигационной системы GPS.

1.3.3 Паспортные и экономические подсистемы

Под паспортными системами понимается цифровая запись технической и строительной
документации о дорогах, включая следующую информацию технического
характера, необходимую для обеспечения эффективного управления
административными органами транспортной инфраструктурой. Данная цифровая
запись уже была осуществлена в Управлении дорогами и автомагистралями
Чешской Республики и служит в качестве основы для создания дополнительных
информационных систем. Данные о местоположении объекта являются основным
параметром для систем транспортной телематики. С паспортными базами данных
могут быть связаны информация о дорожно-транспортных происшествиях,
метеорологическая информация и т.д. На основании системы такой концепции
можно управлять ремонтом и содержанием транспортной инфраструктуры,
использовать мониторы для слежения за безопасностью движения и т.д.

Экономическими системами являются системы организации управления движением
на дорогах, перевозчиков и прочих организаций, обеспечивающих
фодкционирование автомобильного транспорта.

1.4 НАЦИОНАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ
ВНЕДРЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ
ТЕЛЕМАТИКИ

Процесс практического применения транспортной телематики обычно
представляется с помощью пяти главных этапов на национальном уровне. Данные
этапы должны быть ясно сформулированы, чтобы можно было осуществлять их
тщательный контроль. При создании национальной концепции транспортной
телематики должны соблюдаться определенные основные принципы:

•	каждый этап характеризуется специфическими видами деятельности и каждый
этап содержит их конкретное описание и рекомендации об их внедрении;

•	создание национальной концепции требует сотрудничества ряда специалистов, а также

очень тесных связей с зарубежными специалистами и институтами. Необходимым
усповием является обеспечение связи с пилотными европейскими проектами.

Каждый этап должен иметь однозначно определенный практический выход,
а в случае необходимости и связь с последующими этапами [14]. Процесс разработки
национальной концепции телематических систем представлен на рис. 1.13.

Рис. 1.13 Процесс разработки национальной концепции систем ITS

1.4.1	Подготовительные работы

Роль органов государственной власти и общественности на подготовительном
этапе разработки национальной концепции транспортной телематики заключается
в создании сильного рабочего коллектива и в формулировке заданий для его работы.
К подготовительным работам, в частности, относятся:

•	Разработка программы работ.

•	Подбор и формирование рабочего коллектива.
•	Установление международных контактов и связей с реализованными
европейскими проектами.

•	Установление и определение связей в рамках рабочего коллектива.

•	Обсуждение договоров с отдельными институтами и частными лицами,
образующими рабочий коллектив.

Результатом этапа подготовительных работ являются:

•	Согласованный порядок и план работ.

•	Заключение договоров с отдельными частными лицами и организациями. Данные
договора содержат подробное задание, касающееся предмета работ, и подробный
график их выполнения.

1.4.2	Анализ фактического состояния

Первым этапом работ рабочего коллектива является установление фактического
состояния аналогичных телематических проектов и их реализация в Чешской
Республике. Таким же образом следует произвести анализ зарубежных телематических
проектов. В обоих случаях речь идет о входных аналитических данных, которые будут
использованы в процессе принятия решений. Составной частью данного этапа далее
является обзор и анализ современной транспортной политики, других транспортных
проектов, которые могут иметь потенциальное отношение к транспортной телематике.
Также необходимо составить перечень активных организаций и в случае необходимости
и перечень проблем, которые должны быть решены в соответствии с внедрением
телематических систем. К комплексу работ на вторам этапе относятся

•	Паспортизация отечественных и зарубежных телематических проектов,
решающих подобную или одинаковую проблематику.

•	Обзор успешных внедрений телематических систем за рубежом.

•	Обзор документации, которую можно использовать при решении проектов.

•	Связь с процессом стандартизации CEN и ISO, перечень действующих
и разрабатываемых стандартов.

•	Перечень, описание и комментарий о смежных транспортных проектах,
потенциально связанных с разрабатываемым телематическим проектом.

•	Обзор действующих организаций и их деятельность в предполагаемой области
транспортной телематики.

•	Обзор известных проблем и рисков, возникших при реализации проектов.

Результатом второго этапа является:

•	Анализ с перечнем аналогичных проектов транспортной телематики в Чешской
Республике и за рубежом, перечень организаций, принимающих участие
в процессе транспортной телематики, и определение рисков, которые возникали
в разных странах при реализации аналогичных проектов.
1.4.3	Третий этап - определение целей

Перед разработкой подробных заданий пилотных телематических проектов
следует установить общие цели и задачи реализации телематического проекта.
Такое представление должно быть утверждено на национальном уровне и должно
быть принято на уровне регионов. Само собой разумеется, что данные вопросы
будут обсуждены с зарубежными министерствами и организациями, как например,
ERTICO, POLIS, PI ARC и т. п. Предметом деятельности на третьем этапе
является:

•	Определение главных целей при реализации транспортной телематики на
стратегическом уровне.

•	Обсуждение и одобрение намерений на национальном и региональном уровнях.

•	Обсуждение документов на международном уровне.

Результатом третьего этапа является:

•	Основной документ долгосрочной стратегии (обсужденный, защищенный
и утвержденный).

1.4.4	Определение задания

Данный этап включает в себя разработку основного задания пилотных проектов
в краткосрочном или среднесрочном плане. Данные проекты выбираются на основании
предварительного анализа состояния и требований транспорта и на основании
стратегического плана. На данном этапе уже выбраны основные технологии,
определены к интегрированию в вышестоящие системы и интерфейсы для связи
с остальными (телематическими) системами.

Для каждого выбранного проекта определено место/регион, где будет проект
реализован как пилотный. В случае необходимости предусмотрены и вариантные
сценария и осуществляется основной экономический баланс. К деятельности
четвертого этапа относится:

•	Разработка перечня телематических пилотных проектов с точки зрения короткого

периода времени.

•	Определение технологий, интегральных связей, интерфейса и требований
к стандартам.

•	Технико-экономическое обоснование.

•	Составление временного графика.

•	Разработка задания, которое будет исходным материалом при выборе поставщика

телематической системы.

Результатом четвертого этапа является:

•	Перечень телематических пилотных проектов на краткосрочный период.

•	Задание пилотных проектов в качестве исходных документов для выбора
поставщика.
1.4.5	План внедрения

Реальный план внедрения данной конкретной телематической подсистемы является
заключительным этапом перед началом реализации пилотного проекта. Здесь снова
контролируются все выходы и связи между отдельными этапами. Проекты
утверждаются на национальном уровне. Подготовлен тендер на изготовителя каждой
из систем и установлены контрольные механизмы для обеспечения успешной
реализации проектов При этом незаменимую роль играют органы государственной
власти и органы общественного управления. Пятый этап охватывает следующие
работы:

•	Определение предмета и объема работ, определение географического
расположения.

•	Обработка и утверждение графика реализации проектов.

•	Объявление конкурсов и определение критериев выбора поставщиков,
организационная схема.

•	Обсуждение поставок с подрядчиками и заключение договоров.

•	План контрольной деятельности в течение Bcei о времени строительства системы.

•	План контрольной деятельности при эксплуатации системы, определение графика

контроля.

Результатом всех пяти этапов является принятие основного документа для реализации
пилотного проекта данной подсистемы ITS и его расширение на национальном уровне.
Только на основании такой документации можно приступить к практическому внедрению
проекта. Следовательно, процесс заключается в реализации и оценке одного пилотного
проекта на национальном уровне и последующее распространение данного «типового»
проекта на территории всей республики.

1.4.6	Реализация национального пилотного проекта

Целью национального пилотного проекта является реализация проекта для
апробирования предлагаемой технологии или системы на национальном уровне.
Реализация проекта осуществляется по заранее полученным данным и достаточно
наглядным видам работ так, чтобы можно было произвести подробный анализ и затем
составить методику и задание для расширения данного проекта в установленном
порядке.

Проект реализуется организацией, выбранной на основании тендера. Роль органов
государственной и местной власти ( или ими уполномоченной организации) является
незаменимой, так как она охватывает не только контрольные механизмы, но
обеспечивает и последующую оценку вклада проекта для заданного интервала времени.

Реализация наииона. гьного пилотного проекта состоит из следующих мероприятий:

•	Реализация пилотного проекта (выбранная организация).

•	Контрольная деятельность в процессе строительства (органы государственной
и местной власти).

Оценка достижения цели, технико-экономический анализ (выбранная
организация).
Опыт, полученный при реализации пилотного проекта, после окончания реализации
указывается в трех основных документах:

•	Технико-экономический анализ эффективности проекта.

•	Опенка достижения целей, анализ возможных рисков при расширении системы.

•	Требования к созданию/изменению стандартов.

Далее нужно учитывать и эффективность с долговременной точки зрения. Данная
разработка осуществляется в соответствии со сценарием, описанным в плане
внедрения. Здесь определены рамки времени, в течение которого проект
контролируется, причем определено, какие параметры подлежат контролю. В случае
недостатка необходимого времени для расширения проекта на национальном уровне
следует рассчитывать на определенный риск при реализации проекта, который не был
проверен в условиях соответствующей эксплуатации.

1.4.7 Роль частного сектора

В процессе планирования и в процессе реализации частный сектор играет
существенную роль. Предполагается, что государственное и общественное управление
являются гарантом политики развития телематики, что означает создание не только
концепции, но и инструментов регулирования, необходимых для внедрения
телематических систем на национальном или местном уровнях.

Частный сектор является гарантом технического решения отдельных сегментов
и может быть гарантом предоставления телематических услуг.

Надлежащее сотрудничество частного сектора с органами центральной и местной
власти является необходимым условием хорошего результата внедрения
телематических систем. Такое сотрудничество обозначается обычно PPP (Public Private
Partnership). Отношение между общественным и частным секторами показано на
рис. 1.14. где отмечены части телематической системы, включая формы собственности.

Задачи, функция и институциональные характеристики разных участников
в транспортной телематике можно описать следующим образом:

•	Потребитель. Под понятием «потребитель» подразумевается couci венно заказчик
или лицо, заинтересованное в телематических услугах. Он является одновременно
и потребителем транспортной инфраструктуры. Потребитель — это, как правило,
частное лицо или участник транспортного процесса, который должен решать
вопрос способа, времени и цели им выбранного транспортного средства или
маршрута. Для принятия такого решения он использует телематические
транспортные услуги. К потребителям телематических услуг можно отнести
и общественные институты, например, организации общественного транспорта
и управление дорог.

•	Собственник/эксплуатационник транспортной инфраструктуры или
транспортных услуг. К данной категории относятся, в первую очередь,
собственники и эксплуатационники транспортной инфраструктуры. Их задача
заключается собственно в обеспечении готовности инфраструктуры.

Поставщик (оператор) телематических транспортных услуг. Исполнителями
телематических транспортных услуг могут быть различные общественные
институты и частные общества. Между службой эксплуатации транспортной
инфраструктуры и поставщиком транспортных телематических услуг существует,
как правило, тесная связь. Всегда в зависимости от конкретной услуги требуется
определить область перекрытия компетенции этих двух групп. Служба
эксплуатации транспортной инфраструктуры должна быть всегда заинтересована
в том, чтобы поставщики телематических услуг работали в направлении их задач
и содействовали оптимальному использованию их инфраструктуры. Услуги могут
предоставляться потребителям с помощью радиовещания, Интернета,
транспортной сигнализации и прочих технических средств.

Поставщик транспортной информации. Существенным элементом
транспортной телематики является предоставление информации о фактической
транспортной ситуации. Данная информация может быть получена из различных
источников Служба эксплуатации транспортной инфраструктуры естественно
является главным поставщиком фактических данных. Другие поставщики
информации могут осуществлять, например, сбор частных данных и обрабатывать
их так, чтобы они могли быть переданы поставщику телематических
транспортных услуг.

Производитель технологии транспортной телематики. Технологическое
оборудование отдельных подсистем транспортной телематики, как правило,
изготавливается частными обществами. В интересах общественности необходимо
прежде всего обеспечить взаимодействие таких технологий, чему должны
содействовать вновь разрабатываемые стандарты.

Законодатель/ институты стандартизации. Правовые, концептуальные
и нормативные условия развития транспортно-телематических систем должны
обеспечиваться государственным и общественным секторами.

Тенденции развития телематических систем в мире показывают, чго необходимо
искать тесные связи с частным сектором и что без его доли создание таких комплексных
систем немыслимо. Однако при этом следует принимать во внимание, что речь идет
о немного другом способе мышления и о другой культуре работы. Некоторые примеры
отличий между частным сектором и государственными органами можно
характеризовать следующим образом:

Государственные органы

Частный сектор

Требования к широкому согласию

Быстрое принятие решения

Демократическое мышление

1 орговое мышление

Самое лучшее для общественности

Получение прибыли

Отзыв на общест венное мнение

Быстрая реакция на мнение заказчика
Первым этапом преодоления этих отличий является необходимость взаимного
сближения частного и общественно-государственного секторов. Для этого
государственные органы должны создать творческую атмосферу, заключающуюся
в организации дискуссионных форумов, семинаров и т. п. О данной проблеме в мире
ведется много дискуссий, и она считается основой массового использования
телематических систем.

Следовательно, для содействия широкому распространению систем транспортной
телематики необходимо создать партнерские отношения между общественным
и частным секторами. Основные предпосылки для этого следующие:

•	Партнерское отношение должно быть равноправным и выгодным для обеих
сторон.

•	Возникающие риски должны распределяться на обоих партнеров.

•	С самого начала должны быть ясно определены роли партнеров.

•	Права и структуры собственности должны быть определены с самого начала.

•	Должен быть определен предмет деятельности и ei о результаты.

Составной частью телематических проектов должно быть четкое распределение
данных ролей.

Рис. 1.14 Соотношение общественного и частного секторов в транспортной телематике
1.5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из вышеприведенных резулы атов вытекает, что такие комплексные системы, как
системы транспортной телематики, нельзя вводить и создавать без заранее
определенной и всеми участниками утвержденной архитектуры. Однако создание
архитектуры требует обладания основными теоретическими знаниями в таких
областях, как инженерная информатика, системный анализ, операционные
исследования и т. д. При создании архитектуры телематических систем нельзя
преследовать только техническую сторону дела, но всю концепцию следует связать
с формой организационной структуры данной организации, определением отдельных
компетенций, правомочности и т. д. Поетому создание архитектуры транспортно-
телематической системы поэтому является междисциплинарной проблемой, решение
которой приводит к функциональным системам, которые служат своему назначению,
работают оптимально и приносят пользу данной организации.

На проблеме транспортной телематики можно очень хорошо продемонстрировать
концепцию создания архитектуры, так как транспорт отличается большой динамикой
обрабатываемой информации. Следует отметить, что аналошчный подход можно
использовать для создания телематических систем всех сетевых комплексов, плоской
конфигурации, как например, газовая промышленность, энергетика и т.д.

Область транспортной телематики на европейском уровне контролируется
и координируется обществом ERTICO, которое объединяет важные субъекты всего
европейского пространства. Ввиду того, что каждая страна имеет свою специфику,
в Европе создаются различные национальные объединения, которые следят за
концепцией транспортной телематики в определенной стране, так как только взаимным
координированием и согласованием подходов участвующих сторон можно достигнуть
возникновения функционирующей телематической системы. Как было уже
неоднократно сказано, между физическим слоем системы и ее функциональностью
очень большое расстояние.

В Чешской Республике область транспортной телематики контролируется
и координируется «Ассоциацией транспортной телематики» (SDT), где отдельные
компоненты архитектуры транспортной телематики подробно обсуждаются и где
находятся общие решения на базе различных подходов к этой несомненно сложной
проблематике.
ТЕЛЕМАТИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ

В ГОРОДАХ

2.1	Введение....................70

2.2	Основные принципы работы
городской системы управления
транспортными потоками...........76

2.3	Системы управления
транспортными потоками
на городских сетях..............80

2.4	Метод оптимизации управления
движением на сети городских
дорог - TRANSYT..................90

2.5	Системы с централизованным
интеллектом......................101

2.6	Системы
с децентрализованным
интеллектом....................114

2.7	Экспертные

методы управления..........128

2.8	Требования, предъявляемые

к управлению на

уровне комплекса...........140

2.9	Возможности управления

транспортным потоком.......142

2.10	Заключение.................148
Телематика начала использоваться не только для управления городской транспортной
системой, но и для управления дорогами и магистралями в пригородных зонах. В данной
главе основное внимание уделяется городским районам, где стандартные методы
управления сложными транспортными ситуациями, основанные на простых приложениях
устройств управления транспортными потоками, как правило, недостаточны, и где
используются и другие методы управления транспортными сетями на базе телематики.

2.1	ВВЕДЕНИЕ

Телематические системы в городах используются в основном в двух направлениях.
Первым является повышение пропускной способности транспортной сети и вторым
является повышение безопасности участников дорожного движения. Для транспортных
устройств управления, которые управляют конкретными транспортными узлами или
перекрестками, используется управление на уровне района, которое может реагировать
на моментальную ситуацию в транспортной сети и оптимизировать ее пропускную
способность. В случае чрезвычайных обстоятельств, которыми могут быть, например,
дорожно-транспортные происшествия, используются различные методы
автоматического или экспертного управления. В данной главе рассматриваются
основные методы управления транспортными потоками на транспортной сети.

В современном понимании в связи с развитием транспортной телематики
управляющая система города не является только системой управления транспортными
потоками на перекрестках с помощью светофоров (СФ), но она оборудована и другими
системами и устройствами: информационные дисплеи наряду с коммуникацией дают
водителям возможность выбирать варианты маршрута движения; кодированная
информация, передаваемая с помощью RDS-TMC на дисплеи транспортных средств,
при этом особое внимание уделяется дорожно-транспортным происшествиям, заторам
и т.п. Наведение на место стоянки и последующее использование городского
пассажирского общественного транспорта уменьшают нагрузку транспортной сети
в центре города так же, как и прогрессивная система электронной оплаты на подъездах
к центру городов. Такие специальные технологии описаны ниже.

2.1.1	Назначение систем управления

Одним из показателей экономического процветания страны является обеспечение
эффективной перевозки пассажиров и грузов. Растущие транспортные мощности можно
обеспечить с помощью развития сети дорог или путем повышения эффективности
использования существующих дорог. Первое решение в условиях развитых стран
является неэффективным ввиду экологически вредного воздействия на окружающую
среду около вновь создаваемых дорог, а также из-за высоких капиталовложений. Кроме
того, в городах интенсивное расширение транспортной сети является невозможным
и с урбанистической точки зрения. Хорошо работающие системы управления,
регулирующие транспортные потоки в застроенных районах и в пригородных
незастроенных зонах, улучшают плавность движения транспортных средств
и уменьшают количество дорожно-транспортных происшествий и их последствия.
С точки зрения долговременных целей уменьшается общая эмоциональная
и психофизиологичекая нагрузка водителей и повышается комфортабельность поездок.

Эффективная система управления может значительно улучшить качество транспортного
процесса. Практические эксперименты, например, в г. Турине в проекте «Telematics
Technologies for Transport in Traffic in Turin» (Европейский проект 5T) показывают, что только
использование современной системы управления приводит к значительному повышению
качества работы транспорта. Проект 5Т объединяет девять подсистем, которые включают
в себя остроумное управление 140 светофорами с помощью программы UTOPIA, управление
1350 транспортными средствами Городского Пассажирского Общественного Транспорта
(ГПОТ), основанное на базе GPS, подсистему мониторинга экологической обстановки
и несколько видов информационных систем, которые дают информацию пассажирам не
только в процессе движения, но и перед поездкой (pre-tnp information).

На 7-м Всемирном конгрессе по телематике на транспорте (ITS) в 2000 году были
представлены реальные результаты данного проекта, основанные на
широкомасштабных измерениях транспортного процесса, осуществленных перед
пуском системы в эксплуатацию и после стабилизации ее работы в 1997 году.
В результате произошло сокращение времени поездки индивидуальных транспортных
средств на 17 % и транспортных средств ГПОТ - на 14,4 %. С этим связана не только
более низкая экологическая нагрузка города и более высокий комфорт пассажиров, но
и сокращение количества транспортных средств ГПОТ.

Во многих европейских странах используются методы высших форм управления
транспортными потоками. К таким городам относится и столица Прага, где на части
города используются адаптивные методы управления транспортными потоками.

2.1.2	Европейский ОПЫТ* [*Прим.научн.ред. стр. 535]

Первые работы по управлению транспортными потоками в городах в Европе начались
уже в середине 80-х годов в проекте DRIVE. В этот проект в период от 1988 вплоть до
1994 года было инвестировано 200 млн. экю. Главные изготовители автомобилей
инвестировали почти 700 млн. экю в проект PROMETHEUS в период 1986-1993 гг.

Для координированного развития телематических систем очень важными являются
разработка и принятие европейских стандартов. Эта деятельность обеспечивается на
европейском уровне организацией CEN в рамках технической комиссии ТС278,
деятельность которой более подробно описана в главе 14.

Одним из реализованных больших европейских проектов для управления
транспортными потоками на большой городской территории был мюнхенский проект
COMFORT, который был начат в 1991 году. Это был первый проект, который
координировал управление движением транспортными потоками в центре города
с учетом планировки сети автомагистралей в пригородной зоне. В зависимости от оценки
состояния транспортных потоков в городе активизируются элементы информационной
и навигационной систем в пригородной зоне. Управляющие алгоритмы оценивают
уровень состояния транспортного потока, оптимизируют работу светофоров,
прогнозируют развитие транспортной нагрузки и направляют транспортные средства
из области, в которой создаются заторы. При анализе проекта было отмечено, что
начальные капиталовложения размером 27 млн. марок окупились через 2 года только
благодаря уменьшению количества ДТП. Количество наездов уменьшилось на 35 %,
количество ДТП с ранениями - на 30 %, количество погибших уменьшилось на 31 %.

Другими известными проектами являются проекты, реализованные в рамках
помощи Европейского Союза. Речь идет, в частности, о следующих мероприятиях
4-й и 5-й рамочных программ:

Анализ транспортных сетей: Для основного управления транспортными потоками могут
быть достаточными данные от транспортных детекторов в транспортных узлах.
Несмотря на это, для интегрированной телематической стратегии управления
транспортными потоками в городских сетях требуются более подробные [анные
о ситуации в сети, что было продемонстрировано в проектах QUARTET PLUS
и EUROSCOPE. В контексте широко принятой концепции «управления
мобильностью» и тесных связей между мониторингом и управлением движением
транспортными потоками данные проекты на практике испытали новые детекторные
системы, основанные на видеодетектировании, новые алгоритмы для определения
времени движения, скорости по полосам движения и в сети и алгоритмы для
определения пунктов отправления и пунктов назначения (матрица OD: Origin-
Destination). Последние полученные данные являются особенно важными для
транспортной информационной системы. Были испытаны и тестированы алгоритмы
прогноза. Это касалось краткосрочных (1 -20 мин), сред несрочных (11-12 час) вплоть
до долгосрочных прогнозов (1-2 дня). Оба проекта помогли понять, какими
неточностями и какими ограничениями характеризуются прогнозы параметров
функционирования транспортной сети. Они также определили направления
дальнейшего развития. Одним из таких направлений является использование данных,
получаемых от ходовой лаборатории, движущейся в транспортном потоке
(«плавающий» автомобиль) - проект CAPITALS. Понять сложные условия в сети
помогли и работы в рамках проекта VERA.

Частной, но очень важной областью использования результатов анализа данных
является и область установления (детскгирования) мест возникновения дорожно-
транспортных происшествий (incident detection). Быстрое детектирование
происшествия может начать процесс принятия необходимых мероприятий,
включающих в себя стратегию управления транспортным потоком
и информирование водителей перед началом движения и/или в процессе движения,
а также и существенно быструю реакцию служб спасения. Кроме детектирования
происшествий в рамках проекта IN-RESPONSE была разработана и модель для
прогнозирования дорожно-транспортных происшествий.

Автоматическое определение мест дорожно-транспортных происшествий: Несколько
европейских проектов также были посвящены проблеме управления ликвидацией
последствий ДТП. Речь шла о модифицированных проектах управления
транспортными потоками в городах UTC (Urban Traffic Control), которые с помощью
специальных модулей обеспечивали детектирование происшествий и их влияние
на движение транспортных потоков. Проекты IN-RESPONSE и IN-EMERGENCY
демонстрировали разнообразие технических средств, включая быстродействующие
системы предупреждения, предназначенные для служб спасения, и инструменты,
поддерживающие принятие решений операторами службы спасения.

Информация и навигация: Системы для информирования водителей с помощью бортовых
блоков или управляемых дорожных знаков и дисплеев 5 LFIS), расположенных вдоль
дорог, имеют постоянно возрастающее значение для управления транспортными
потоками на сетях дорог. Информация о возможных проблемах значительно
уменьшает заторы благодаря тому, что водитель может выбрать другие варианты
пути движения или подходящую стоянку или парковку. Европейские проекты
в настоящее время все больше направлены на системы TFIS, ввиду того, что бортовые
блоки в транспортных средствах пока еще не очень распространены и таким образом
не могут оказывать существенного влияния на движение транспортных потоков.
Проекты в данной области (AUSIAS, CAPITALS, CONCERT, CLEOPATRA,
COSMOS, EUROSCOPE, TABASCO) были направлены на изучение состояния
транспортной сети и на определение оптимальных стратегий управления.
Использование информационных и навигационных систем в рамках европейских
проектов можно показать на примере следующих городов:

•	Бристоль (CONCERT): TFIS для лучшего использования системы Park and Ride;

•	Брюссель (CAPITALS): TFIS как составная часть вышестоящей системы
управления транспортными потоками в тоннелях на внутреннем кольце города;

•	Лондон (CLEOPATRA): определение влияния TFIS при выявлении мест ДТП на выбор

водителями пути движения по сети дорог и эффективность транспорта в сети;

•	Лион (CLEOPATRA): информационная стратегия для TFIS в автоматическом
режиме при использовании данных, полученных на основе измерений
проводимых на сети дорог;

•	Мюнхен (TABASCO): TFIS для Park and Ride;

•	Пирей (COSMOS): стратегия изменения направления движения транспортных
потоков в районе морского порта;

•	Саутгемптон (EUROSCOPE): интегрированное выявление мест ДТП и управление

стоянками;

•	Тулуза (CLEOPATRA): общая стратегия изменения направления движения
транспортных потоков;

•	Турин (CLEOPATRA): стратегия TFIS вместе со стратегией управления
транспортными потоками в городе.

Информация перед поездкой и информация на остановках ГПОТ показали, что они
имеют значительное влияние на поведение большинства пассажиров. Оказалось, что
они в конечном счете вызвали небольшой, но заметный рост количества пассажиров.
Интеграция управления транспортом в городе, услуги ГПОТ и информационных систем
в Турине привели к сокращению времени поездки на городском пассажирском
общественном транспорте на 14% и на 17% - на легковых автомобилях. Это привело
к росту ГПОТ на 3% и общее улучшение движение транспорта в городе.
Капиталовложения в подсистему выявления мест ДТП в системе управления транспортом
в городе Саутгемптон доказательно окупились в течение одного года. Тем не менее
окупаемость существенно зависит от метода и от скорости выявления ДТП.

Управление на въезде: Управление на въезде на магистральные дороги обычно
использовалось в городах, где оно должно было предотвратить образование заторов.
Однако, заторы очень часто возникают на автомагистралях и на дорогах,
соединяющих городские районы. В таком случае очень важной является интеграция
управления на въезде с общегородской системой управления движением
транспортных потоков. Проект TABASCO демонстрировал управление
транспортными потоками на въезде (Ramp Metering), вместе с транспортной
информацией и навигацией посредством TFIS, управлением движением
транспортным потоков с помощью оптической сигнализации в Глазго. Метод Ramp
Metering значительно повысил пропускную способность дорог (5 % -
автомагистрали, 13 % - городская сеть). Кроме того, система привела к улучшению
поведения водителей, а следовательно, и к уменьшению количества ДТП.

Управление в зависимости от загрузки движением: В городских условиях этот вид
управления имеет постоянно растущее значение для поддержания
удовлетворительной мобильности, так как он для управления транспортными
потоками использует различные телематические подсистемы. Приложение данной
системы содержит, например, управление на въезде в центральный район города
(проект CAPITALS) и технику искусственного интеллекта, соединив управление на
въезде и управление с помощью светофоров с системой предоставления информации
и помощи водителям и с подсистемами предоставления транспортной
и туристической информации. Данная система также даст возможность определения
времени движения и получения информации о наличии свободных мест на стоянках.
Более подробные сведения о проектах, реализованных с помощью Европейского Союза,
можно найти в литературе [18], а также на Интернет странице: http:// www. cordis, lu.

2.1.3	Опыт Азиатских стран

Япония является передовой страной в области разработок и использования высших
форм телематических систем управления. Последнее объясняется тем, что уже с 1970
года существует единая национальныя политика по использованию телематических систем,
управляемая и координированная гоударственными институтами, а также тем, что
существовало сильное стремление уменьшить заторы, а следовательно, уменьшить
и экологическую нагрузку областей, сильно нагруженных транспортом. Вся система
разрабатывалась по пятилетним планам, и в настоящее время почти на всех главных дорогах
в городах и на большинстве автомагистралей имеются транспортные информационные
системы и широко используются навигационные системы в транспортных средствах.
Транспортные потоки во всех крупных городах управляются из городских центров
управления движением. Пример городского центра управления транспортными потоками,
интегрирующего ряд подсистем управления, приводится на рис. 2.1.

Рис. 2.1

Городской центр управления
транспортными потоками
в Японии

По ориентировочным оценкам Япония в период с 1985 по 1992 год вложила
в создание инфраструктуры 1,8 млрд. долл. США и, кроме того, 690 млн. долл. США
было вложено в последующий период с 1993 по 1997 год.

Причины таких высоких капиталовложений вытекают из анализа потерь, вызванных
заторами и ДТП, опубликованной в 1993 году в так называемой «Белой книге». Потери
из-за транспортных заторов в городских районах оценивались суммой 3,53 млрд, чешских
крон в год, причем в нее входят и потери времени в размере 5. 6 млрд, человеко-часов.

В условиях чрезвычайно сильно нагруженной транспортной сети используются
методы управления в режиме текущего времени (онлайн), как например, система
SCATS, разработанная в Австралии, и в меньшей мере английская система SCOOT.
Оба метода управления в режиме онлайн описаны в настоящей главе. В систему
управления транспортными потоками включено и управление ремонтом и содержанием
автомобильных дорог. Дело в том, что речь идет о приблизительно 10000 транспортных
ограничений ежегодно, которые имеют значительное влияние на пропускную
способность дорожной сети. Их интеграция в систему управления дает возможность
лучше координировать отдельные работы, прогнозировать и моделировать их
последствия и эффективно информировать водителей.

Проблемы с заторами нашли отражение и в оттоке пассажирских потоков из
городского пассажирского общественного транспорта. Поэтому целенаправленно
осуществляются капиталовложения с целью повышения привлекательности этого вида
транспорта. Главными средствами являются устройство специальных полос движения,
предназначенных только для автобусов городского пассажирского общественного
транспорта, системы информирования пассажиров на остановках и в автобусах
и информационные системы перед поездкой.

Кроме Японии и другие страны Азиатско-Тихоокеанского региона целенаправленно
вкладывают средства в развитие систем управления. В некоторых городах Австралии
для зонального управления транспортными контроллерами использу ется управляющая
система SCATS, часто комбинируемая и с другими подсистемами. Большое внимание
этим вопросам уделяется и в Южной Корее. Здесь телематические системы
внедряются в три этапа, которые соответствуют утвержденной национальной
политике в области транспортной телематики:

1.	Выбор и реализация пилотного проекта данного приложения при участии
государственных институтов.

2.	Квалифицированный анализ пилотного проекта.

3.	Расширение пилотного проекта на всей территории страны с координационной
ролью государства.

Следовательно, здесь опять государство выполняет функцию координатора, причем
оно предоставляет достаточное пространство для частных институтов, особенно при
постепенном расширении пилотного проекта.

2.1.4	Опыт США и Канады

В США вопрос телематических систем или систем ITS начал обсуждаться уже
в шестидесятые годы. В то время было опубликовано несколько научных статей и была
разработана концепция системы. Однако отсутствие единой политики в семидесятых годах
и в начале восьмидесятых годов способствовало тому, что Европа и Япония все еще
опережали США. Потери углублялись и тем, что государство верило только в одностороннюю
политию/ развития сети автомагистралей, которая реализовалась в период 1956-1986 гг.

Однако в 1990 году на уровне государства были разработаны принципы
транспортной политики, которые были утверждены конгрессом Соединенных Штатов
Америки в следующем году. О развитии телематических систем свидетельствует и рост
инвестированных средств, которые возросли с 2 млн. долл. США в 1989 году до
200 млн. долл. США в 1994 году.

Ряд методических публикаций служит инструкцией по созданию архитектуры
городской системы управления и по доведению управления транспортом в городах до
практического уровня. Одним из самых наглядных документов является документ [15],
где обсуждаются не только подсистемы, принадлежащие к системе ITS, но где
подчеркивается и значение организационного обеспечения безошибочною
функционирования городской системы управления.
Основной обзор преимуществ создания функционирующей инфраструктуры дан в [16],
где приводятся и практические результаты используемых систем:

Торонто, Канада: Все 75 светофорных объектов управляются системой SCOOT. При
сравнении с отлично составленным графиком временного управления время
поездки снижается на 8 %, количество остановленных транспортных средств
уменьшается на 22 % и задержки транспортных средств уменьшаются на 17 %.
В результате этого понижается расход топлива на 5,7 %, что дает весьма
положительный экологический эффект.

Лос-Анджелес, Калифорния: Новая управляющая и следящая система имеет 1170
светофорных объектов и 4590 детекторов, используемых для оптимизации
процесса управления. Указывается, что было достигнуто снижение потребления
горючего на 13 %, на 41 % уменьшилось количество останавливаемых
транспортных средств и на 16 % сократились потери времени.

Чикаго, Иллинойс: Пилотный проект оптимизации 1 ПОТ основан на последовательном
предоставлении преимущества автобусам на перекрестках, в результате чего
повышается скорость движения автобусов на 25-50 %. Предполагается, что
в результате этого городской пассажирский общественный транспорт будет более
привлекательным и одновременно будет снижена экологическая нагрузка, потому
что будет сокращено количество автобусов при сохранении интервалов. Если данный
пилотный проект будет успешным в Чикаго, то он будет использован и в других городах1.

Виргиния: Министерство транспорта в Виргинии инвестировало значительные средства
в строительство экспериментальной автомагистрали, проходящей через
несколько городских районов. Последняя оснащена современными
коммуникационными средствами, начиная с оптических кабелей и кончая
радиомаяками. Экспериментальная автомагистраль была пущена в эксплуатацию
в 1998 году и продолжает использоваться для ряда экспериментов. Она
обеспечивает связь между дорогами в пригородной незастроенной зоне и в городе.

Подключение дорог в незастроенной пригородной зоне к городской
системе управления

В США и Канаде большое внимание уделяется взаимным связям городской
системы с системой дорог и автомагистралей в пригородных зонах. Хорошим примером
является городская сеть в Монреале [17], где в городскую систему управления
движением транспортных потоков входят и автомагистрали пригородной зоны, т.е.
приблизительно до 70-100 км от города, рис. 2.2.

Данной связи начинает уделяться повышенное внимание и в Чешской Республике
в рамках создания архитектуры телематических систем.

2.2 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
ГОРОДСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ

При создании архитектуры управления транспортом в городе обычно следует
осуществить подходящую декомпозицию задачи, заключающуюся в ее делении на меньшие

Аналогичный пилотный проект реализуется в Гётеборге в Швеции.
Рис. 2.2

Управляемая городская сеть в виде,
в каком она изображена на экранах
управляющих компьютеров в центре
управления движением
транспортными потоками
в Монреале

участки с точки зрения положения конечных устройс гв или с точки зрения используемых
технологий. Далее следует выбрать подсистемы, которые будут образовывать единое
телематическое решение. Таким образом, для упрощенной структуры следует определить
функциональные и информационные связи и выбрать удовлетворительную стратегию
управления. Настоящая глава посвящена управлению транспортными потоками в городе
на основе использования транспортных устройств управления.

2.2.1	Иерархия городских систем управления

Существующее разделение городской системы управления транспортными
потоками, которое исходит из классического подхода к транспортным устройствам
управления, обычно характеризуется трехступенчатой иерархией, когда на самом
низком уровне работает перекресток со светофорами. Обычно на данном уровне
выбираются устройства управления транспортным потоком типа master, которые
управляют или синхронизируют несколько подчиненных устройств управления типа
slave. Типичным приложением является так называемая, «Зеленая волна», когда речь
идет об устройствах управления транспортным потоком, включенных последовательно.

На втором уровне данные от/до устройств управления обычно концентрируются.
В результате этого уменьшаются требования к каналам связи между вышестоящим
центром и устройством управления транспортом. Скорее в качестве исключения и на
данном уровне используется управление присоединенными светофорами. В таком
случае концентратор данных заменен локальной транспортной центральной станцией.

На третьем, самом высоком уровне работает вышестоящий компьютер, который
обрабатывает данные и посредством концентраторов ведет связь с устройствами
управления. На данном уровне обычно используется и диспетчерский надзор, который
контролирует работу автоматизированной системы управления и который посредством
диспетчеров способен реагировать и на чрезвычайные события в транспортном потоке
или на другие чрезвычайные требования.

Иерархия телематических систем

Для применения телематических систем также предлагается трехступенчатая иерархия,
исходящая из того, что в процесс управления транспортными потоками в городе входят, кроме
светофорных объектов, и другие элементы и устройства телематических подсистем: наводящие
системы, стоянки и парковки и т.п. Принципиальное отличие проекта иерархии системы
вытекает из типа присоединенной технологии и от ее размещения на территории города.
Первый уровень

Первый уровень в иерархии городских систем образован отдельными
транспортными узлами. В самом простом случае транспортным узлом является
светофор на перекрестке так же, как и закрытая парковка, локальные предупреждающие
устройства, ограничивающие скорость транспортного потока, система управления
движением в тоннеле и т.п. Всегда речь идет об относительно закрытом узле,
образованном транспортными детекторами и исполнительными элементами, которыми
могут быть сигналы светофора или управляемые дорожные знаки и автоматизированная
система управления. Локальная система управления с такой концепцией имеет
определенные функциональные связи и информационное содержание по отношении
к другим транспортным узлам или к вышестоящему центру.

Второй уровень

Транспортная система в городской агломерации образована транспортными узлами,
которые создают относительно закрытые топологические комплексы, образованные
всегда технологиями одинакового типа. Отдельные технологические комплексы могут
также находиться в любом месте города. Топологическим комплексом являются,
например, устройства управления транспортными потоками в определенном выделенном
районе города, где между устройствами управления имеются взаимные связи. Наоборот,
например, имеются системы управления движением в автотранспортных тоннелях или
устройства управления стоянками типа Park and Ride, которые представляют одинаковые
технологии, расположенные где угодно в пределах города.

Поэтому определение второго уровня, который представляет собой управление на уровне
области, подразделяется на управление топологическими или технологическими узлами,
см. упрощенную схему на рис. 2.3. Областью мотуг быть, например, светофорные объекты
в Праге 5 (топологическая область), где также расположена областная станция управления
или несколько локальных установок Park and Ride, расположенных в разных районах Праги
и соединенных беспроволочной связью с областным управляющим компьютером Park and
Ride (технологическая область). Аналогично для обслуживания автотранспортных тоннелей
на территории Праги и Брно была создана центральная станция управления тоннелями на
втором (областном) уровне, которая далее соединена с вышестоящим третьим уровнем.

С точки зрения собственных процедур управления, на данном уровне в самом
простом случае используется временное управление находящимися в области
светофорных объектов, которое однако не реагирует на мгновенное состояние
транспортного потока. Поэтому чаше используется транспортно-зависимое управление
в современных телематических системах и методы адаптивного управления.

Создание, т.е. идентификация области, обычно связана с эвристическим подходом.
Область выбирает транспортный эксперт на основании своих знаний, опыта или на
основании анализа характеристик движения транспортных потоков. При создании
области стремятся найти относительно закрытые комплексы с минимальной связью
с окрестностями, причем каждая область должна быть однозначно характеризована.

Если имеются в распоряжении статистически значащие массивы транспортных данных
за достаточно длинный период времени, то для более точной идентификации области можно
использовать дедуктивный метод. Целью данного метода является создание
математического аппарата для идентификации области. Более простым и обычно более
быстро ведущим к цели является индуктивный метод, когда эксперт по конкретным данным
находит искомую область. Следовательно, речь идет об экспериментальной идентификации.
Область в таком случае определяется с некоторой погрешностью, которая зависит от качества
и достоверности полученных данных о движении транспортных потоков и от их обработки
транспортным инженером. Хорошим методом для подтверждения того, что данный узел
входит в область, является корреляционный анализ, обеспечивающий степень соответствия
транспортных параметров узла модели транспортного потока в области.

уровень комплекса

Рис. 2.3

Иерархическая структура
городской системы управления
движением транспортных
потоков

С точки зрения управления,
принципиальное значение имеет
и конфигурация транспортных узлов.
Относительно простым случаем является
расположение узлов в линии, для которой
можно относительно легко найти алгоритмы
управления так как оптими ,ация касается
толг ко распространения пачек транспортных
средств в одном или в обоих направлениях.
Более сложным является управление
транспортными средствами с узлами,
расположенными на площади, что является
типичным для городской агломерации.
В таком случае следует выбирать
относительно сложные процедуры
оптимизации типа метода TRANSYT,
которые способны охватить
многонаправленное движение транспортных
средств в сети. Следовательно,
топологическая область далее делится
с точки зрения расположения узлов на:
-	область с плоской конфигурацией,

-	область с линейной (артериальной)

конфигурацией.

Третий уровень

Транспортный комплекс является самой высокой степенью иерархии управления.
Обычно он содержит несколько областей, Прага, например, с точки зрения светофорных
объектов, разделена на десять областей. На третьем уровне интегрированы отдельные
областные пункты управления (светофорными объектами, тоннелями, парковочными
системами и т.п.). В настоящее время при проектировании системы управления
комплексом необходимо ввести понятие интегрированной системы управления
транспортными потоками (Integrated Traffic Management - ITM). Очень важным также
является создание единой архитектуры и обеспечение взаимодействия всех систем.
Для телематической управляющей системы характерно то, чго любая информация
может быть доступной в любое время и в любом месте сети.

На данном уровне используются и системы управления в случае наличия
транспортных заторов или чрезвычайных ситуаций, а также следящие телевизионные
системы. Обычно системы работают в автоматическом режиме с возможностью
ручного вмешательства диспетчера. Значительную помощь при управлении в случае
чрезвычайных ситуаций предоставляют экспертные системы, которые помогают
решить или автоматически решают проблемы в чрезвычайных ситуациях.


Комплексом может быть не только сеть узлов и областей в городской агломерации,
но и система управления автомагистралями на территории страны, например, система
перевозки опасных грузов (RISC management) на международном уровне.

2.2.2 Телематические подсистемы городской
системы управления движением
транспортных потоков

Существует несколько способов категоризации телематических систем. Ниже дан
обзор, который вытекает из стандарта ISO (ISO 1997), разработанного в [19] и изданного
в рамках PIARC (Постоянная международная ассоциация дорожных конгрессов),
который для телематической системы определяет 32 подсистемы1. Каждая из этих
подсистем способна работать независимо, но одновременно она может быть
объединена с другой подсистемой. Отдельные подсистемы далее группируются
в восемь групп. Одновременно термином «развитые» принято обозначать следующие
группы управляющих систем:

ATMS развитые системы управления (Advanced Traffic Management Systems);
ATIS	развитые информационные системы (Advanced Traveler Information Systems);

AVCS развитые системы управления в транспортных средствах (Advanced Vehicle
Control Systems);

APTS развитые системы городского пассажирского общественного транспорта
(Advanced Public Transportation Systems);

CVO	развитое управление коммерческими транспортными средствами (Comercial

Vehicle Operations);

ЕМС	развитое управление в чрезвычай ных ситуациях (Emergency Management Control).

В табл. 2.1 дан широкий перечень групп телематических услуг, выбор
и комбинация которых всегда зависят от конкретной ситуации, которая должна
решаться телематической системой.

2.3 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ

НА ГОРОДСКИХ СЕТЯХ

Управление узлом (в зависимости от времени) хорошо разработано, так как оно
используется уже с пятидесятых годов. Со второй половины восьмидесятых годов
разрабатывается ряд динамических систем, которые рассчитывают параметры сигнального
плана, продолжительность цикла или состав фаз в зависимости от изменяющихся реальных
транспортных условий. Тем не менее, качество динамического управления определено
качеством модели транспортного потока. Здесь существуют и ограничения, вызванные
тем, что модель обычно не подготовлена для экстремальных изменений состояния
транспортного потока. Сама проблематика динамического управления узлом или группой

1В таблице непосредственно не описана, например, телематическая система стоянок, см. гл. III,
которая является неотъемлемой составной частью городской системы управления движением.
В указанной таблице речь идет об информационных, навигационных и управляющих подсистемах.
Таблица 2.1 Обзор телематических систем (по PIARC)

Управление транспортными потоками (А1МС)	1. Поддержка транспортной планировки города и транспортных связей
	2. Управление транспортными потоками
	3. Управление в чрезвычайных транспортных ситуациях
	4. Управление по вызову/по требованиям
	5. Контроль и надзор
	6. Система управления инфраструктурой
Транспортная информация (ATIS)	7. Информация перед поездкой
	8. Информация во время движения
	9. Информация во время движения для городского пассажирского общественного транспорта
	10. Пассажирские информационные услуги
	11. Направление по маршруту, направление
Системы транспортных средств (AVCS)	12. Улучшение распознавания
	13. Автоматизированные функции управления
	14. Защита от столкновения в продольном направлении
	15. Защита от столкновения сбоку
	16. Меры безопасности
	17. Распространение информации о столкновении
Коммерческие транспортные средства (CVO)	18. Определение маршрута движения для коммерческих транспортных средств
	19. Электронное управление для коммерческих транспортных средств
	20. Автоматизированный контроль состояние дороги
	21. Бортовая система мониторинга безопасности
	22. Управление коммерческими транспортными средствами и управление грузами
Городской пассажирской общественный транспорт (APTS)	23. Управление общественным транспортом
	24. Управление транспортом по вызову/по требованию
	25. Интермодальные перевозки
Управление в чрезвычайных ситуациях (EMS)	26. Сигнализация опасной ситуации и личная безопасность
	27. Управление транспортными средствами спасательных служб
	28. Управление перевозкой опасных грузов
Электронная система оплаты (EFC)	29. Электронные финансовые трансакции
Безопасность	30. Безопасность в общественном транспорте
	31. Безопасность инвалидов
	32. Интеллектуальный перекресток

узлов не является простой, если учесть, что на простом перекрестке с пересечением может
быть 12 направлений движения транспортных средств. Для простой сети, образованной
десятью узлами, речь идет уже о 120 направлениях. Выходом процесса регулирования
должна быть минимизация задержки для 120 направлений, причем интенсивность
Движения изменяется во времени и в пространстве.

Для управления транспортной сетью в городе используются транспортные
устройства управления, обычно оснащенные датчиками для мониторинга наличия
транспортных средств или пешеходов, причем исполнительными элементами являются
сигнальные светофоры, которые предоставляют информацию водителю или
пешеходам. Устройства управления могут работать изолированно без связи с другими
устройствами управления или с центральной станцией, могут быть установлены
в координированной линии или могут управляться центром управления. С точки зрения
управления, различаются два основных состояния: управление транспортным узлом
и управление транспортной сетью (областью), которые будут описаны ниже.

Основной принцип методов управления всегда основан на:

1.	Модели транспортного потока, использовании данных за прошлые годы или
существующих данных.

2.	Алгоритме оптимизации заданных параметров, которыми являются длительность
зеленого сигнала, длительность цикла, сдвиг (временной сдвиг между соседними
светофорными объектами) и т.п.

2.3.1	Управление движением в транспортных узлах

Современное состояние управления транспортными потоками в большинстве
городов можно вообще характеризовать так, что устройства управления (узлы)
управляются по фиксированному графику или по состоянию транспортного потока.
Существенная разница заключается в том, что для управления по графику времени не
нужны детекторы и система неспособна реагировать на какие-либо изменения
транспортного потока. В случае транспортно-зависимого управления перед стоп—
линиями имеются детекторы, которые фиксируют моментальное присутствие
транспортных средств, и устройство управления, таким образом, реагирует на
мгновенные условия в узле, например, увеличением длительности зеленого сигнала.
Следовательно, речь идет об управлении в секундной сетке времени.

Категории управления движением в транспортных узлах:

Временно-зависимое (автономное) управление - транспортные состояния
определяются на основании статистического анализа исторических значений
характеристик движения транспортных потоков (интенсивность движения) и на
их основании определяются выходные значения процесса регулирования.

Транспортно-зависимое (режим текущего времени - онлайн) управление,
в англосаксонской литературе называемое также Traffic Responsive, заключается
в том, что вмешательство системы управления рассчитывается по мгновенной
транспортной ситуации. Методы режима онлайн обеспечивают работу в реальном
времени и на основании переменных входных данных о движении транспортных
потоков каждую секунду изменяют и оптимизируют параметры управления, т. е.
продолжительность зеленого сигнала в соответствующем направлении

Устройства управления в данном режиме работают независимо или, в крайнем случае,
расположены в линии и линейно координированы. Управление осуществляется на локальном
уровне. Если используется центр управления, то потом часто осуществляется только мониторинг
состояния устройств управления или мониторинг состояния транспортного потока.

Транспортный узел - управление в реальном времени

Управление светофорами в реальном времени является достаточно известным
и стандартно используется под наименованием транспортно-зависимое управление или
динамическое управление. Его принцип заключается в том, что транспортный узел оснащен
обычно двумя видами датчиков датчиками интервалов и вызова, которыми являются
в большинстве случаев индуктивные петли. Транспортное устройство управления управляет
по программе, которая непрерывно тестирует состояние транспортного потока над
отдельными датчиками и на основании заранее заданных алгоритмов увеличивает
длительность сигналов, модифицирует последовательность фаз или вкладывает фазу по
вызову. Данные изменения обычно осуществляются в рамках заранее определенного времени
цикла и заранее определенных максимальных значений длительности зеленых сигналов.

Датчик интервалов, расположенный приблизительно на 30-50 м перед стоп-линией,
получил свое название в результате того, что он непрерывно измеряет интервалы времени
между транспортными средствами и если они меньше данного значения (обычно 3-5
секунд), то он увеличивает продолжительность зеленых сигналов вп. ють до заранее
заданного максимума. Такой способ измерения называется «Управление измерением
интервала времени». Кроме того, продолжительность зеленых сигналов может также
увеличиваться на основании измерения состояния занятости датчика, которое по сути
дела представляет собой относительное время, в течение которого над датчиком
находится транспортное средство, и на основании этой величины, выражаемой
в процентах, удлиняется или сокращается продолжительность зеленого сигнала [24].

Наоборот, датчик вызова расположен непосредственно перед стоп—линией или
в более удаленных точках, где могут нерегулярно образовываться заторы. В обоих
случаях в зависимости от алгоритмов управления вкладывается фаза, если
идентифицируется занятость датчика транспортным средством.

Для полноты следует отметить и группировку нескольких устройств управления
в линию и способ управления в системе, так называемой «зеленой волны». Методы расчета
являются достаточно известными и исходят из расчета параметра координирования,
которым является временной сдвиг. Последний на основании расстояния между
перекрестками и в зависимости от скорости перемещения пачки транспортных средств
определяет временную задержку (сдвиг) выдачи сигнала «проезд разрешен» на следующем
перекрестке для пачки транспортных средств, выезжающих из предшествующего узла.

Новые методы управления транспортными потоками в узлах

Прогрессивные разработки управляющих процессов касаются и уровня узла, где
кроме стандартного транспортно-зависимого управления начинают использоваться
новые возможности управления. Последние исходят из параметров современных
устройств управления, оснащенных 32-битовыми процессорами, которые существенно
расширяют возможности программирования устройств управления. Часто и для
управления транспортным узлом используется принцип искусственного интеллекта.
При управлении узлом речь идет, в частности, о следующих методах:

TRENDS/TRELAN - транспортный инженер разрабатывает логику управления в форме
блок-схем, которые непосредственно из графической среды типа CAD вводятся
в устройство управления. В результате этого исключается этап программирования
и, следовательно, возможные потенциальные ошибки программиста. Одновременно
данное рабочее место дает возможность моделирования разрабатываемого решения,
основанного на микроскопической модели движения транспортных потоков.

VS-Plus - для управления транспортным потоком на перекрестке всегда предусмотрены
детектор (индуктивная петля) и исполнительный элемент (светофор), причем логика
устройства управления каждую секунду оптимизирует режим работы
светофорного объекта в зависимости от мгновенной ситуации тем, что сравнивает
требования каждого из транспортных потоков, и на основании заранее подготовленных
правил свободно включает транспортные потоки в отдельные фазы. Правила
определяют также, например, и преимущества ГПОТ. При образовании фаз
соблюдаются все правила безопасности и таблица промежуточных интервалов времени.

Нечеткая логика - несколько экспериментов показало, что «мягкое» программирование
превращает транспортное устройство управления в очень универсальное и гибкое
средство управления, главным образом, изолированным узлом, где имеются
большие возможности динамического изменения параметров. В случае узла,
включенного в координированную трассу с более высокими ступенями нагрузки
и с требованиями к преимуществу ГПОТ, возможности управления с помощью
нечеткой логики довольно сильно ограничены.

Все реже используются сложные «классические» методы программирования, когда
вся логика управления заранее подготовлена транспортным инженером на основании
измерения интенсивности движения транспортных потоков, например, по методике
RILSA1, и программист данную логику затем включает в программу устройства
управления. При новом подходе устройство управления само определяет динамику
управления (VS-Plus, Fuzzy), включая последовательность включения отдельных
сигнальных групп и способ предоставления преимущества ГПОТ.

2.3.2	Управление транспортными потоками на сети

Вторая возможность заключается в том, что отдельные узлы соединены с центром
управления движением транспортных потоков, который на уровне района координирует
и управляет работой узлов. Для управления областью используются следующие режимы:
Временно-зависимое (автономное) управление - информацию о характеристиках
состояния транспортных потоков в районе получают путем статистического анализа
данные о характеристиках движения транспортных потоков (интенсивности
и состава движения) за прошлые годы, измеренных в главных точках транспортной
сети, и на их основании определяется режим работы транспортных устройств
управления. Затем они вводятся в устройства управления в зависимости от времени
суток или дня года. При расчетах оптимизируется длительность зеленых сигналов,
продолжительность цикла и временной сдвиг.

В качестве примера метода, основанного на автономном режиме, можно привести
метод TRANSYT, см. раздел 2.4, когда фиктивные транспортные средства
«выпускаются» в соответствии с заранее заданными правилами в область, и через
данную область проходят на основании и в соответствии с моделью движения
транспортного потока. На их движение оказывает влияние изменение
управляемых параметров узла. С помощью числовых математических методов
(градиентный метод) для разных параметров, как например, длительность цикла,
длительность зеленых сигналов и временной сдвиг, находится минимум
определенной целевой функции (оптимизация параметров).

Транспортно-зависимое (режим онлайн) управление характеризуется тем, что для
различных состояний транспортных потоков на сети заранее рассчитываются
системы сигнальных планов, которые хранятся в устройствах управления или
в центре управления движением i ранспортных потоков. Следовательно, речь
идет об управлении в режиме онлайн без оптимизации. Для расчета
максимальных значений длительности зеленого сигнала, длительности цикла
и временного сдвига, как правило, используется метод TRANSYT.

1 Немецкое предписание по программированию устройств управления
Одновременно в области выбраны стратегические датчики и составлены
логические уравнения, описывающие разные комбинации состояний всех или
выбранных датчиков. В зависимости оз мгновенной транспортной ситуации
посредством соответствующего уравнения выбирается программа, которая
лучше всех соответствует данной ситуации. Примером может служить описание
состояния транспортного потока по стратегическим датчикам SDV1 и SDV5,
которое означает: если в точке SDV1 существует степень 2 и одновременно
в точке SDV5 - степень 4, то следует выбрать сигнальную программу номер 6.

IFSDV1 = 2 & SDVS = 4 THEN SP6

Если в сети не классифицируется состояние транспортного потока, то для описания
используется только один параметр, которым является интенсивность движения.
Транспортно-зависимое управление используется в реальной шкале времени
и каждую секунду принимает сигналы выбранных датчиков. Однако переключение
сигнальных программ осуществляется с определенным гистерезисом для
обеспечения стабильности в транспортной сети. На практике это означает
изменение программы устройства управления в сетке нескольких десятков минут.

Управление в режиме онлайн с оптимизацией (централизованные системы): Интеллект
системы сосредоточен в центре управления, куда передаются характеристики
движения транспортных потоков по транспортной сети и в секундной сетке
осуществляются расчеты оптимизации длительности зеленых сигналов,
длительности цикла и временного сдвига. Следовательно светофоры управляются
непосредственно центром управления. Представителем этой категории управления
являются методы SCOOT или SCATS, описанные в разделе 2.5.

Недостатком централизованных систем является относительно жесткие
требования к системе связи с устройствами управления. Преимуществом
является оптимизация управление движением на транспортной сети на уровне
каждого узла в реальном времени.

Адаптивные методы управления: Они являются комбинацией вышеуказанных методов
и повышают их качество благодаря тому, что они наделяют устройства управления
значительным локальным интеллектом, в результате чего устройство управления
работает в секундной сетке в режиме взаимодействия с транспортными
детекторами движения транспортных потоков - Traffic Responsive. Однако при э гом
центр управления осуществляет оптимизацию в течение большего интервала
времени - обычно 15-30 минут. К следующим регулируемым величинам относятся:
максимальная длительность зеленых сигналов, длительность цикла и временной
сдвиг. В результате этого регулируемые величины постоянно согласовываются
с транспортной ситуацией в сети. Последняя должна быть опять оснащена
стратегическими датчиками, которые измеряют интенсивность и скорость
(занятость ). Одним из удачных методов, разработанных в рамках Европейского
Союза, является программа MOTION, описанная в разделе 2.6.1.

Экспертное и эвристическое управление: В некоторых случаях в транспортной сети
имеется настолько сложная ситуация, что необходимо использовать экспертное
управление. Оно работает на основании базы заранее определенных и постоянно
модифицируемых условий так, что оно в определенных ситуациях моделирует
действия эксперта. Речь может бытг о случае транспортных заторов, когда должны
быть изменены условия управления в сети, например, предпочтением надежных
и заранее известных направлений. Точно так же речь может идти о насыщении
транспортной сети, когда необходимо «освобождать» выбранные направления для
того, чтобы не произошла взаимная блокировка транспортных узлов.

Перечень стратегий управления транспортным узлом и транспортной сетью
(районом) приведен в табл. 2.2.

Таблица 2.2 Перечень стратегий управления транспортными потоками в узлах
и транспортном районе

	Стратегии управления	Временной шаг	Управляемые величины	Измеряемые величины	Примечания
1ГЭЕД	Временно-зависимые (автономные)	Часы/дни	нет	Время	Изменение программ устройства управления
	Транспортно-зависимые (режим онлайн)	Секунда	- Длительность зеленого сигнала  - Вкладывание фаз  — Изменение последователь-ности. фаз	- Дистанция между транспортными средствами  - Степень занятости датчика  - Вызов	Traffic Responsive
	VS-PLUS	Секунда	- Длительность зеленого сугнала  -	Вкладывание фазы  -	Изменение  последователь-ности. фаз	- Дистанция между транспортными средствами  - Степень занятости датчика  - Вызов	И ндивиду алы-юе управление каждой полосой движения  Преимущества ГПОТ
	Нечеткое управление	Секунда	- Длительность зеленого сигнала  - Длительность цикла	-Дистанция между транспортными средствами  - Степень занятости датчика  - Вызов	Изолированные узлы с пониженной  интенсивностью  транспорта
Область	Временно-зависимые (автономные)	Часы/дни	Нет	Время	Изменение  программы устройств управления в области
	Транспортно-зависимые (режим онлайн)	В зависимо- сти от состояния транспорта	Нет	- Интенсивность  - Скорость	Изменение  программы устройств управления в области
	Централизованные (режим онлайн)	Секунда	- Длительность зеленого сигнала‘  -	Длительность цикла  -	Временной сдвиг	Интенсивность	Индивидуальное изменение параметров управления у каждого узла
	Адаптивные  (режим онлайн)	- Секунда (узел)  - Минуты (сеть)	- Длительность зеленого сигнала, сеть:  - Макс, длительность зеленого сигнала  - Длительность цикла  - Временной сдвиг	- Интенсивность  - Скорость	Узел: транспортно- зависимое управление Сеть: адаптация
	Экспертная система	Минуты	- Все параметры  - Изменение программ	- Классификация  - Длина колонн  - Эксцессы	Решает специальные случаи

Из вышеуказанной таблицы вытекает, что имеется разница в том, если реакция исход ит
из мгновенной транспортной ситуации (методы онлайн) или если она исходит из данных
о транспортных потоках прошлых лет, для которых рассчитаны соответствующие
программы или управляемые параметры (методы в режиме онлайн).

Отклик на мгновенную ситуацию основан на создании соответствующего образа
состояния транспортного потока в узле или в сети на основании измеренных транспортных
параметров. Поэтому данная система всегда оснащена датчиками и стоит дороже. Измеренные
данные входят в модель транспортного потока, которая осуществляет оптимизацию.

2.3.3 Автономное управление

Оптимизация в автономном режиме дает возможность рассчитать основные
регулируемые величины: длительность цикла, последовательность фаз, временной сдвиг
и длительность зеленых сигналов для базы исторических данных (данных прошлых лет).
Эти данные получаются путем длительного измерения с помощью транспортных детекторов
или, не очень удачно, заменяются местным слежением и счетом. На основании длительно
записываемых данных обычно разрабатывается, так называемая, статистическая модель,
которая для интенсивности движения обычно дает возможность определить типичные
рабочие дни и особенно субботу и воскресенье, в результате чего сильно ограничиваются
изменения переменных. Методика расчета «типичных» дней в качестве примера дана в [20].

Ни один из современных методов оптимизации не оптимизирует в явном виде все четыре
параметра. Одной из самых эффективных программ, действующих в рамках сети, является
метод TRANSYT [21]. Однако данная программа не оптимизирует последовательность фаз
(возможность интерактивной оптимизации дает английский вариант TRANSYT/9) Поэтому
она часто дополняется другими программами, использующими, например, алгоритм Коши
[22]. Существует несколько других программ, способных осуществлять расчеты в пределах
целых областей: VERO [23], в Европе и в США - программы MAXBAND и PASSER II.

Существенной чертой является то, что речь идет о макроскопическом управлении
в автономном режиме, основанном на детерминистическом моделировании потоков
и алгоритмах оптимизации, когда рассчитываются системы сигнальных планов по
пространственно-временному вектору данных об интенсивности за предыдущие годы.
Данные программы кроме принципиальных преимуществ, обладают и некоторыми
недостатками: они оптимизируют только индивидуальный транспорт Входными
параметрами являются только значения интенсивности движения, фактическая скорость
транспортного потока не учитывается, и по своему существу эти программы не отражают
влияние погодно-климатических условий (дождь, обледенение) и чрезвычайные
состояния транспортного потока, вызванные дорожно-транспортными происшествиями.
Их преимуществом является то, что они основаны на известной математической модели
и можно реализовать детерминистический процесс управления.

Принцип управления

Модели оптимизации использованы для расчетов в автономном режиме сигнальных
временных планов транспортных устройств управления в транспортной сети или
линии. В таком случае процесс управления выбирает в зависимости от времени самый
выгодный из множества заранее подготовленных сигнальных планов. Такой способ
называется временно-зависимым управлением.

На рис. 2.4 приводится пример измеренных значений интенсивности движения,
которые входили в процесс оптимизации. Выходом процесса оптимизации является
совокупность программ, которые активизируются в данном интервале времени.
Временное управление имеет следующие преимущества:

•	возможность простого контроля,

•	простота модификации сигнальных программ,

•	относительно низкие расходы на оборудование и установку,
но и более существенные недос татки:

*	нельзя повысить эффективность использования времени сигналов (разрешение
движения для отдельных направлений),

•	нельзя покрыть пики интенсивности (необходим определенный резерв
интенсивности),

1 Новый вариант TRANSYT 10 уже дает возможность работать с учетом преимуществ ГПО7
средняя среда 8.4 — 17. 8.1997

РЗ

Рис. 2.4

Время

Выбор программы на основании времени (временное управление)

•	нельзя вступать в процесс управления со стороны отдельных транспортных
средств или пешеходов,

•	нельзя устранить возникшие транспортные заторы.

Критерии оптимизации

В принципе существуют два подхода к расчету оптимальных величин:

Максимализация эффективной продолжительности интервала: Программы PASSER
II, MAXBAND и PASSER IV максимализируют продолжительность интервала
зеленых сигналов в данных направлениях с целью обеспечения максимальной
пропускной способности при движении транспортных средств на сети.

Минимизация индекса качества: Индекс качества - это в общем виде сумма взвешенных
комбинаций задержки транспортных средств и длительности остановки в пересчете
на расход горючего. Программы минимизируют количество остановок транспортных
средств и общую продолжительность остановки для всей транспортной сети. Такой
подход используется в системах TRANSYT-7F и TRANSYT/9.

Программы PASSER II, MAXBAND и PASSFRIV оптимизируют длительность цикла,
последовательность фаз и временной сдвиг, но не оптимизируют длительность зеленых
сигналов. Это вызвано тем. что системы действуют на основании критерия максимального
эффективного интервала, и одновременно не обеспечивают расчет оптимальной
длительности зеленых сигналов соседних направлений. Длительность зеленых сигналов
рассчитывается на базе изменения степеней нагрузки конфликтных направлений.

Программа TRANSYT-7F может оптимизировать время цикла, временной сдвиг
и длительность зеленых сигналов путем минимизации индекса качества. TRANSYT/
9 - это последний английский вариант, который позволяет потребителю задать и любую
последовал ельность фаз, причем программа определяет оптимальную
последовательность фаз для каждого узла.

Известно несколько примеров, которые привели к очень хорошим результатам
в результате комбинации обоих методов, Сначала использовалась модель PASSER II
или MAXBAND для определения последовательности фаз и потом 1R ANSYT 7F - для
определения длительности цикла, временного сдвига и длительности зеленых
сигналов. Результаты обоих подходов сравниваются в [22].
2.3.4 Управление в режиме текущего времени (онлайн)

Как видно из табл. 2.2 способ управления в реальной шкале времени на уровне района
может быть использован в нескольких плоскостях:

Транспортно-зависимое управление

Транспортно-зависимое управление районом является самым простым методом
управления в режиме онлайн. Принцип управле ния заключается в том, что по измеренному
значению интенсивности движения в сети рассчитываются системы сигнальных планов
для всего района с помошью методов оптимизации, как например, TRANSYT. Далее
составляется логика управления, которая выбирает конкретные сигнальные программы
по состоянию транспортного потока в зоне заданных транспортных детекторов. В реальных
условиях на основании оценки текущей транспортной ситуации из заранее подготовленной
совокупности выбирается программа, наиболее подходящая для данной ситуации.

Управление в реальной шкале времени

Группу программ управления в реальном времени можно разделить на программы,
действующие строго централизованно - SCOOT [25], SCATS [26], и программы,
использующие большие возможности процессорных устройств управления, работающих
с большой степенью собственного децентрализованного интеллекта с тем, что вышестоящая
система осуществляет онлайн мониторинг транспортного потока и, используя модель
движения транспортного потока, задает устройствам управления оптимальный режим.
К системам, обеспечивающим данный современный подход, относятся системы ОРАС [27],
PRODYN [28], UTOPIA [29] и, главным образом, система MOTION [30]. Программы данной
категории, которые способны реагировать на мгновенное состояние транспортного потока,
были успешно испытаны в нескольких европейских странах. Утешительным является то,
что адаптивное управление используется (2001-2003 гг.) для управления сложном, с точки
зрения управления транспортным потоком районе Смихов в Праге.

Централизованный интеллект: Центральная система управления в режиме онлайн (SCOOT,
SCATS и т. п. ), в случае которой транспортное устройство управления имеет свой
ограниченный интеллект, и центральная система для него определяет длительность
цикла, точки останова и последовательность фаз. Это означает деградацию устройства
управления, которое становится простой системой переключения и контроля.

Децентрализованный интеллект: центральная система управления в режиме онлайн
с локальным интеллектом устройства управления (ОРАС, UTOPIA, MOTION
и т. д.). Транспортное устройство управления работает в секундной сетке
с отдельными транспортными средствами, и вышестоящая система ему задает
общие параметры, как например, длительность цикла, максимальные значения
длительности зеленых сигналов и временной сдвиг1. Такое задание параметров
относится к более длительному интервалу времени. Следовательно, речь идет о том,
что на основании измерений и оценки параметров транспортных потоков по
истечении определенного времени параметры управления адаптируются. Поэтому
данные методы являются представителями адаптивных методов управления.

Типичным примером представителя категории децентрализованного адаптивного
управления в режиме онлайн является программа MOTION, которая имеет три
функциональных уровня управления:

1. Стратегический уровень - через каждые 10-15 мин модифицируется
длительность цикла, распределение зеленых сигналов, основная

1	Временной сдвиг - это временное смещение сигнала «Свободно» последующего перекрестка,
рассчитанное на основании расстояния и скорости транспортных средств. Параметр
обеспечит безостановочный проезд транспортного средства (зеленая волна).
последовательность фаз и параметры координирования (временной сдвиг).
Параметры управления адаптированы к новым транспортным условиям.

2.	Тактический уровень — через каждые 60-90 секунд изменяется локальная
последовательность фаз, например, для предоставления преимущества проезда
городскому пассажирскому общественному транспорту.

3.	Оперативный уровень — реакция на каждое транспортное средство на локальном
уровне (каждую секунду) увеличение/уменыпение длительности зеленого сигнала.

Уровень 1 обеспечивается центральным компьютером, оставшуюся часть обеспечивает
устройство управления, которое должно быть оснащено очень хорошей программой для
того, чтобы могло реагировать на мгновенную транспортную ситуацию на перекрестке,
на преимущество ГПОТ, а также на чрезвычайные транспортные ситуации. Устройством
управления остается значительная часть собственного интеллекта.

На основании продолжительного изучения трендов в области управления
транспортными потоками можно сказать, что данный способ управления, комбинирующий
возможности досконального локального управления и центральной оптимизации в режиме
онлайн, является оптимальным и предлагается в качестве основы для телематических
систем, управляющих транспортной сетью. Этот способ, в отличие от систем
с централизованным интеллектом, не предъявляет особенно жестких требований
к компьютерным операциям центра управления и не требует высокого качества и скорости
связи узла с центром управления, причем он также работает в режиме реального времени
и реагирует не только на текущие транспортные заторы, но и на изменения погоды.

Экспертные и эвристические методы

Принцип этих методов описан в разделе 2.3. Речь идет о методах, которые
используются в том случае, если управление в реальной шкале времени отказывает
или является неэффективным. Такая ситуация наступает при возникновении
неблагоприятных ситуаций в транспортном потоке, когда следует реагировать таким
же образом, как реагирует опытный эксперт для того, чтобы как можно быстрее
ликвидировать последствия дорожно-транспортных происшествия.

Следующим типичным примером является управление нагруженной транспортной сетью,
когда уже нет никакого резерва управляемых величин и грозит опасность перегрузки всей сеги.
В таком случае используется управление, которое дает преимущество определенным
направлениям за счет других так, чтобы не остановилось движение на всей транспортной сеги.

2.4 МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ

УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НА СЕТИ
ГОРОДСКИХ ДОРОГ - TRANSYT

Методу TRANSYT уделяется внимание потому, что речь идет об основном методе
оптимизации функционирования транспортной сети, который используется для
большинства расчетов, осуществляемых в автономном режиме. Метод был впервые
опубликован в 1965 году. О том, что речь идет о жизнеспособном методе, постоянно
свидетельствуют его новые модификации и его использование при решении большого
количества транспортных проблем ряда городов. Последний вариант этого метода был
реализован с помощью персонального компьютера, что доказывает его доступность
и для широких масс потребителей, не имеющих в своем распоряжении мощные рабочие
станции [31]. В течение тридцати лет эксплуатации программы TRANSYT
предпринималось много попыток [32], улучшить или заменить данный метод. Ввиду
эвристических методов, используемых в TRANSYT, эти попытки не оправдались,
и TRANSYT остается до сих пор самым успешным методом решения проблем
управления транспор гными потоками на сети городских дорог.

2.4.1	Основные принципы, используемые в TRANSYT

Метод TR ANSYT, как показано на рис. 2.5, имеет две главные части: «Транспортная
модель» и «Модуль оптимизации». Транспортная модель моделирует движение
транспортных средств на сети улиц, причем предполагается, чю большинство
перекрестков управляется светофорами. Модель опгимизирует величину «индекса
поведения потока» («Performance index») для всей транспортной сети. Performance index
(далее только PI), см. раздел 2.4.7, выражается как общая цена потерь в результате заторов,
и обычно она представляет собой взвешенную комбинацию общего времени задержки
и количества остановок всех транспортных средств в сети. Программа оптимизации
рассчитывает временные планы устройств управления и с помощью модели проверяет,
уменьшается ли PI в результате изменений параметров управления. Принимаются только
те изменения параметров управления, которые уменьшают величину PI.

Рис. 2.5

Структура программы
TRANSYT

Примечание: Performance index (PI) — это по существу цена, которую пришлось
заплатить за каждую остановку и за каждое запаздывание
транспортного средства. В PI можно учесть и проанализировать
влияние чрезмерно длинных колонн транспортных средств, которые
могут доходить до следующего перекрестка.

Процесс оптимизации устанавливает длительность цикла, длительность зеленых
сигналов и временной сдвиг между светофорными объектами и стремится уменьшить PI
в зависимости от эффективности применяемой модели транспортного потока.
Длительность цикла - это период времени повторения всех фаз, последовательность фаз —
это разделение длительности цикла на части, в течение которых зеленые сигналы постепенно
разрешают движение в разных, направлениях, а временной сдвиг - это промежуток времени,
по истечении козорого начинается данная фаза на соседнем перекрестке.
2.4.2	Основные предпосылки

TRANSYT осуществляет оптимизацию при выполнении следующих предпосылок:

•	все главные перекрестки в транспортной сети управляются сигналами
светофоров;

•	все регулируемые перекрестки имеют одинаковую или половинную длительность

цикла. Необходимо заранее знать транспортные фазы1 2 и минимальную
длительность переходов фаз каждого регулируемого перекрестка;

7

• для каждого самостоятельного транспортного потока между перекрестками или
маневра на перекрестке следует знать следующее:

а)	интенсивность движения транспортного потока,

б)	фазу, в которой направление реализовано.

2.4.3	Представление транспортной сети

Транспортная сеть в программе TRANSYT представлена с помощью узлов, взаимно
соединенных звеньями. Каждый перекресток представлен в виде узла и каждый
транспортный поток, направленный к узлу, представлен звеном сети. Звено может иметь
одну или несколько полос движения, и один вход на перекресток может быть представлен
одним или несколькими звеньями. Связь между полосой движения и звеном сети или
комбинация нескольких полос на одном звене и наоборот является предметом заключения
транспортного инженера и зависит от конкретных обстоятельств. Обычно требуется, чтобы
одно звено транспортной сети представляло собой самостоятельную колонну транспортных
средств, образующуюся перед стоп-линией. Поэтому необязательно представлять менее
важные транспортные направления отдельными звеньями сети, но, например, разрешение
движения для поворота направо с помощью самостоятельного сигнала следует представить
звеном, которое отделено от звена, представляющего транспортный поток, проезжающий
через перекресток прямо. Одно звено может представлять две или большее количество
полос движения при условии, что они объединяются в один транспортный поток перед
общей сигнальной группой светофоров для данного направления.

Для объяснения принципа представления транспортной сети приводится рис. 2.6,
на котором изображена сеть улиц района Прага - Смихов у Ираскова моста, и рис. 2.7,
показывающий соответствующую схему узлов и звеньев сети Средние часовые
интенсивность движения в прямом направлении и на поворотах измеряют в реи
(passenger car unit - эквивалентное количество легковых автомобилей).

2.4.4	Распределение ингенсивности движения по
циклам

Цикл управления светофорными объектами в системе TRANSYT обычно делится
на последовательные короткие интервалы времени, называемые шагами. Типичными
шагами являются шаги длительностью 1-3 с. Все расчеты, осуществляемые по методу
TRANSYT, исходят из средних значений интенсивности движения транспортного

1 Основные понятия организации и управления дорожным движением: фаза, временной сдвиг
и т. д. можно, например, найти в [24].

2 Полоса движения. Управляемая самостоятельной фазой.
Рис. 2.6

Часть сети улиц в районе Смихов у Ираскова моста (г.Прага)

Рис. 2.7

Представление части сети района Смихов (рис. 2.6) с помощью узлов

извеньев сети с указанием часовой интенсивности движения

потока, количества поворотов и длины очередей, наличие которых предполагается
в течение каждого шага цикла. В различных сечениях транспортной сети в результате
этого формируется график, называемий «профиль интенсивности движения по
циклам», выражающая количество транспортных средств на каждом временном шаге.

Все оптимизирующие расчеты по методу TRANSYT основаны на этих графиках
и не принимают во внимание отдельные транспортные средства транспортного потока.
Следовательно, метод не работает с моделью движения индивидуального транспортного
средства, а только с макроскопической моделью. Практически профиль интенсивности
в процессе каждого временного шага изменяется в результате случайного поведения
отдельных транспортных средств в транспортном потоке.
2.4.5	Распределение интенсивности движения по
полосам автомобильной дороги

Расчеты распределения интенсивности движения по отдельным полосам движения
дороги основаны на трех следующих типах графиках (профиль) изменения интенсивности:

-	IN профиль - это модель приезда транспортных средств к стоп-линии, если бы
транспортный поток не управлялся светофорами;

—	OUT профиль—это модель транспортного потока, который отъезжает от стоп-линии;

-	GO профиль - это модель транспортного потока, который отъезжает от стоп-линии,

если там находится такое количество транспортных средств, которое является
достаточным для насыщения при въезде по сигналу «движение разрешено».

Транспортный поток каждой ло тосы образован соответствующей частью OUT
профилей транспортного потока, приезжающего от предыдущего перекрестка. В процессе
проез та вдоль дороги у соответствующей величины интенсивности движения (профиля)
возникает не только транспортная задержка, но и изменение его формы, которые вызваны
различными скоростями отдельных транспортных средств. Пачки транспортных средств
частично разрежаются. Степень этого разрежения является функцией «времени проезда»
вдоль участка дороги (звена сети), где под временем проезда подразумевается среднее
время проезда без задержки транспортных средств, проезжающих от предыдущей
стоп-линии и подъезжающих к стоп-линии на конце рассматриваемого участка дороги.
Время проезда различно для каждого транспортного средства. На рис. 2.8 показан процесс
сглаживания графика изменения интенсивности движения (профиля).

Рис. 2.8

Процесс сглаживания
графика изменения
интенсивности движения

Формулу, используемую для расчета части IN графика на основании предыдущей OUT
графика, можно записать:

IN -г OUT z, OUT

q (k + 1) Fqk -p + (1 F)q (k + t-I)
где qIN ~ интенсивность IN профиля при шаге к,
qOUT _ интенсивность OUT профиля при шаге к,
р - часть OUT графика, въезжающего на полосу движения.

t - 0,8-кратное время проезда рассматриваемого пути, для которого
вычисляется дисперсия,

F — фактор сглаживания.

Фактор сглаживания определяется на основе опытных данных:

1+0,35t

Количество транспортных средств (пд), задержанных на стоп-линии в течение
интервала времени i определяется отношением:

mi = mi_I+qi-si

где qt — количество транспортных средств, приезжающих в интервале i
(определено из IN графика),

— максимальное количество транспортных средств, которые могут выехать
в интервале i (определено из GO графика).

Количество транспортных средств, отъезжающих в интервале i:

si=mi_1+qi-mi

Данные расчеты использованы для определения OUT графика.

Расчеты IN, GO и OUT графикам повторяются для каждой улицы городской сети
всегда после двух циклов. Начинается с предполагаемой нулевой очереди на стоп-линии
при первом цикле и подсчитываются очереди для второго цикла.

TRANSYT упрощает поведение транспортного потока предположением, что
транспортные средства доедут без опозданий до следующей стоп-линии. Стоп-линия или
предполагаемая длина очереди вызывает мгновенную остановку пачки транспортных средств.
Далее предполагается, что перестройка транспортных средств в очереди происходит от
стоп-линии, откуда транспортные средства уезжают в течение действующего зеленого сигнала
так, что их скорость мгновенно достигает заданного значения скорости. Такое упрощение
поведения, которое используется системой TRAN S YT. показано на рис. 2.9 в виде траекторий
транспортных средств на диаграмме «расстояние-время». Очевидно, что вопреки упрощению
опоздание (время, на которое опо (давшее транспортное средство отстает от неопоздавшего
транспортного средства) равно времени, проведенном в очереди. По этой причине нет никаких
существенных ошибок при оценке задержки транспортных средств.

2.4.6 Задержки движения

Общая задержка движения транспортных средств на всех звеньях транспортной
сети - это сумма задержек отдельных транспортных средств в течение заданного
времени. Задержка обычно выражается в единицах, показывающих задержку
отдельного легкового автомобиля (реи) в час: pcu-часов. час Например, в течение
цикла 100 с проезжает 40 реи со средней задержкой 20 секунд на каждый реи. Общее
значение задержки составляет 800 pcu-секунд за 100 секунд, т. е. 8 рси-секунд. s-1 или
8 рси-часов . h-1. Это значение задержки равно 8 реи, и его можно представить как
□ = Сдвиг эффективного зеленого сигнала
относительно начала зеленого сигнала

Фактическая траектория

\-----Траектория TRANSYT

Траектория незадержанного
транспортного средства

D = Сдвиг эффективного зеленого сигнала
относительно конца зеленого сигнала

Рис. 2.9

Принцип упрощенной модели движения
транспортных средств в системе TRANSYT

среднее количество реи, стоящих
в очереди в течение временного
интервала оптимизации. Это
справедливо только для
идеального режима движения
транспортных средств, который
моделируется по методу
TRANSYT. Несмотря на это, такой
подход является достаточно
допустимым приемлемым
приближением к дейст вительности.
Аналогично мерой общей
задержки в транспортной сети
может считаться сумма
средних очередей на всех стоп—
линиях. В TRANSYT общее
значение задержки частично
получается из гистограмм
интенсивности циклов при
использовании ниже указанной
методики.

Длина очередей оценивается
на основании IN, GO и OUT

графиков интенсивности цикла в течение каждого временного шага, как описано в
разделе 2.4.4. Из значений длины очередей можно подсчитать среднее значение длины
очереди во время цикла. Для улиц, на которых интенсивность транспортного потока
не превосходит пропускную способность (уровень загрузки движением менее 100 %),
средняя очередь соответствует степени задержки, вызванной моделью действия
транспортного устройства управления с данным сигнальным планом и называется
«единичной задержкой». Если средние значения интенсивности приезда превышают

возможности отъезда, то транспортные очереди растут при каждом цикле в зависимости
от степени насыщения в течение всего времени насыщения данного въезда. В таком
случае единичная задержка в достаточной мере не выражает задержку, данную
нагрузкой въезда, и вводится понятие «задержка из-за насыщения въезда». Поэтому в
модели TRANSYT величина данной специфической задержки рассчитывается как
среднее значение перенасыщения улиц в течение всех фаз.

Следующим элементом в модели задержки является, так называемая, «случайная
задержка». Она определяется средним количеством транспортных средств, которые
не отъезжают в течение фазы зеленого сигнала и образуют таким образом начальную
очередь в начале фазы красного сигнала. Такая ситуация возникает и там, где средняя
интенсивность на подъезде ниже пропускной способности на отъезде. На
перенасыщенных улицах задержка «насыщения въезда» суммируется со «случайной
задержкой».

На рис. 2.10 продемонстрирован способ, с помощью которого три составляющие
задержки (единичная, насыщения и случайная) изменяются в зависимости от
интенсивности приезда и в результате этого от растущего уровня загрузки. Система
TRANSYT рассчитывает задержку перенасыщения и случайную задержку по формуле:
т
т = —

4

[(<?-Л2

Л 11/2
4£

Т J

+ (?-F)

[реи — часов. ч ']

где: т — сумма случайной задержки и задержки из-за перенасыщения,
q — средняя интенсивность на входе (реи. ч-1),

F — максимальная интенсивность (насыщенный поток), который может
отьехать от стоп-линии (реи. ч-1),

Т - длительность зеленого сит нала в течение цикла (ч).

В ситуациях, когда q и F являются приблизительно одинаковыми, значение
случайной задержки очень чувствительно к малым отклонениям интенсивности.
Например, на рис. 2.10 там, где коэффициент загрузки движением возрастает с 95 %
до 100 %, случайная задержка увеличится приблизите тьно на 80 %.

TRANSYT рассчитывает общее отношение времени, в течение которого транспортные
средства по каким-либо причинам вынуждены остановиться. Общее количество остановок
равно сумме «единичных», «случайных» и < (насыщенных» остановок.

О	1000	1200	1400	1600	1800

Средняя интенсивность приезде (лап авт /ч)

Рис. 2.10 Транспортная задержка на улице

1А.1 Инструменты оптимизации

в программе TRANSYT

Модуль оптимизации - это такая часть программы, которая оптимизирует
фиксированные сигнальные планы. Наилучшая установка такая, которая сводит до
минимума Performance Index (PI). Метод TRANSYT оптимизирует:
длительность зеленых сигналов на каждом перекрестке;

длительность цикла;

временные сдвиги.

Критерий для определения «наилучшего» из временных соотношений
сигналов: Performance Index

В качестве критерия управления транспортным потоком в TRANSYT является
взвешенная комбинация задержек и количества остановок на всех улицах сети,
определенная ценой транспортных заторов. Performance Index (Pl) определяется
следующим образом:

N

PI= Z
i = 1

W. w- . d- 4-. к- . s-

1 1 100 1 1

где: N - количество улиц (звеньев сети),

И — цена среднего pcu-часа задержки,

К — общая цена 100 рси-остановок,

и’г- - задержка, взвешенная на улице z,

d- - задержка на улице z,

ki - количество остановок, взвешенное на улице z,

л(-	- количество остановок на улице z.

Модуль оптимизации обращает в минимум PI. Если бы можно было свести
задержку и количество остановок к нулю, то каждое транспортное средство, которое
приближается к светофорному объекту проехало бы по зеленому сигналу без задержки
или остановки и с минимальным временем поездки. Поэтому оптимизатор TRANSYT
ищет «зеленые волны» во всех направлениях. Устранить все задержки или количество
остановок в сети невозможно, но TRANSYT будет автоматически искать минимальные
значения.

TRANSYT оценивает PI в финансовых эквивалентах. Потребитель выбирает цену
коэффициентов JV и К, которые лучше всего отражают местные условия.

Формулы расчета расхода горючего получены экспериментально. Потребитель
программы со знанием своих условий может формулы модифицировать. Формула,
используемая для расчета расхода горючего, предполагает, что транспортные потоки
в сети (и насыщенные потоки) определены в pcu. h"1. На рис. 2.11 даны кривые
регрессии на основании экспериментально определенных формул для случая плавной
езды при различных скоростях и для случая частых остановок и разгонов.

Оптимизация временных сдвигов

Если предполагается коорцинирование взаимодействия управляемых перекрестков,
то следует определить взаимную связь фазы зеленого сигнала отдельного перекрестка
с фазами зеленых сигналов других перекрестков в сети. В системе TRANSYT все
значения времени относятся к произвольно выбранному началу времени, рис. 2.12.

1R ANSYT осуществляет оптимальную установку временных сдвигов по методу
подъема в гору - «Hill Climbing». Сначала рассчитывается PI сети для начальной
установки фаз. Можно использовать любую установку фаз, которая гарантирует
обеспечение минимальной продолжительности зеленого сигнала (по стандарту 5 с)
Рис. 2.11 Расход горючего при разных
режимах движения

И удов. IC! воряс'1 . рННСПОрТНЫМ
требованиям. Далее программа
изменяет временной сдвиг
одной фазы на заранее заданное
количество временных шагов
и одновременно пересчитывает
PI для сети. Если значение PI на
данном шагу, уменьшилось, то
временной сдвиг продолжает
постепенно изменяться
(увеличиваться	или

уменьшаться) в том же
направлении введением такого
количества временных шагов,
которое обеспечивает
минимальное значение PI. Если
начальное изменение приводит
к увеличению значения PI, то
сдвиг изменяется в обратном
направлении вплоть до
достижения минимального
значения. Таким образом,
определяется временной сдвиг
всех узлов сети.

Характерным для метода
'<Hill Climbing» является то, что
полученное оптимальное
значение необязательно должно
быть глобальным. Для
уменьшения вероятности

достижения только локального минимума система TRANSYT использует малые и большие

изменения временных шагов для обнаружения возможного локального минимума.

Рис. 2.12

Изображение значений
временных сдвигов и их
разностей
Оптимизация длительности зеленого сигнала

В процессе оптимизации временного сдвига все изменения фаз сигналов
светофоров узла вводятся, одновременно, в результате чего длительность зеленого
сигнала каждого светофора является постоянной. При последующей оптимизации
параметра PI индивидуально оптимизируется длительность зеленого сигнала для всех
светофоров, причем не разрешается, чтобы длительность зеленого сигнала была
меньше предельно допустимого значения.

Уменьшение длины очередей

В качестве составной части расчета режима движения транспортного потока по улице
система TRANSYT рассчитывает значения максимальных длин очередей, которые можно
ожидать при данной установке сигналов светофоров. В случае некоторых коротких городских
улиц очередь может занимать весь участок от одного перекрестка к другому, в результате
чего последний блокируется. Создание модели этого опасного эффекта в методе TRANSYT
пока не предусмотрено и предполагается, что блокировка предыдущего перекрестка не имеет
место. TR XNSYT/8 уже содержит программный модуль, в котором потребитель может
установить предельно допустимые значения длин очередей для выбранных улиц. Модуль
оптимизации в этом случае пытается найти такие параметры управления, при которых очередь
будет меньше заданного значения. В расчет PI в данном случае включено дополнительное
ограничение, если установка приведет к выходу длины очереди за допустимый предел.

Оптимизация длительности цикла

Оптимизация длительности цикла для каждого узла в сети — это сложная задача. Ее
выбор вместе с другими принятыми решениями оказывает влияние на необходимость
разделения системы светофорных объектов в районе на две или более микрорайонов,
в которых будут использованы различные длительности цикла. Большое количество
микрорайонов имеет преимущество в том, что можно использовать более короткие циклы
по сравнению с возможностями района с единым значением длительности цикла. Такое
решение, допускающее использование нескольких значений длительности цикла,
нуждается в более сложном методе оптимизации. Типичным примером может быть
состояние, когда все транспортные узлы в районе имеют оптимальную длительность
цикла 70 с, но при разделении района можно было бы обеспечить меньшее значение
Performance Index при условии, что большинство устройств управления будет работать
с 90секундным циклом, и на некоторых выбранных перекрестках будет использовано
половинное значение указанного времени цикла.

При проектировании длительности цикла транспортный инженер может
использовать свой опыт при выборе комбинации микрорайонов, длительности цикла,
половинного цикла, повторного зеленого сигнала, а также последовательности фаз.
С помощью программы TRANSYT, используемой для тестирования различных
вариантов, предлагаемых эвристически и на основании опыта, можно достичь улучшения
по сравнению с унифицированной длительностью цикла. По опубликованным данным
можно достичь вплоть до 10 % уменьшения количества остановок и времени задержек.

2.4.8 Общая оценка программы TRANSYT

Метод исходит из неявной математической модели, которая удобна для потребителя,
отличается простотой и возможностью модификации. TRANSYT можно использовать
для проектирования систем сигнальных планов с фиксированными значениями
длительности на уровне центрального управления транспортным районом. Само собой
разумеющимся предположением является квалифицированный проект района
и определение направлении с преимуществом.

TRANSYT используется в десятках приложений во всем мире для расчета и оптимизации
транспортных сетей в режимах с фиксированным временем цикла. Однако систему можно
использовать и для расчета предельных значений регулируемых величин (максимальные
значения длительности сигнала «Движение разрешено») в случае динамического управления.

Значительным вкладом является то, чго система доступна и для персональных
компьютеров, в результате чего она дает возможность очень оперативной эксплуатации.
Однако программа TRANSYT в Чешской Республике не является составной частью
классических транспортно-технических центров и неизвестно, где в Чешской
Республике эффективно работает полный и последний вариант программы.

В настоящей главе дан относительно подробный анализ данного метода, так как он может
быть и инструментом для расчета сети с модифицированными входными параметрами,
и таким образом дает возможность вычислять основную базу регулируемых величин и для
адаптивного управления сетью. Подробное описание данного метода см. [33].

2.5 СИСТЕМЫ С ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫМ
ИНТЕЛЛЕКТОМ

Самыми распространенными представителями управления в реальном времени
с централизованным интеллектом являются программы SCOOT и SCATS. Обе эти
программы последовательно с определенным шагом в реальной шкале времени
оптимизируют длительность цикта, последовательность фаз и временной сдвиг.

SCOOT (Split, Cycle and Ofset Optimalization Technique) - это типичный и самый
распространенный представитель транспортных программ, работающих в сетях в режиме
текущего времени (онлайн). Метод был разработан в Англии лабораторией TRL
в сотрудничестве с другими английскими фирмами. Программа в режиме онлайн
оптимизирует «Performance Index» (PI) для сети, причем основной входной величиной
являются измеренные характеристики движения транспортных потоков. Программное
обеспечение SCOOT использует макроскопическую модель движения транспортных потоков,
основанную на «циклических гистограммах изменения интенсивности движения» («Cyclic
Flow Profile» - CFP) аналогично методу TRANSYT. С помощью модели определяется, сколько
транспортных средств приедет на красный сигнал. Программа прогнозирует длину очередей
для разных гипотетических изменений характеристик транспортных потоков. Всегда
несколько секунд до предполагаемого изменения фазы SCOOT с помощью модели движения
потока транспортных средств программа < итределяет, увеличить ли лучше длительность
текущей фазы или, наоборот, перейти сразу же к следующей фазе. Аналогично
оптимизируется длительность цикла и временной сдвиг. Параметры для управления
устанавливаются, если это необходимо, в каждом последующем цикле, но их установка
всегда осуществляется с помощью заданных приращений. При оптимизации случается, что
программа находится в области локального минимума индекса PI, а не глобально! о минимума.

Программа может улучшать управление в режиме фиксированного времени, для чего
она осуществляет мониторинг потока транспортных средств и занятости датчиков в области
и изменяет параметры управления в реальном времени в соответствии с текущими данными.
Благодаря этому, она способна реагировать на моментальные изменения состояния
транспортного потока. На основании этих данных и на основании вызовов, например, из
транспортных средств ГПОТ. программа устанавливает в заданных интервалах времени
(2-4 с) длительность отдельных фаз управления. Следовательно, модель движения
транспортных средств основана на CFP, причем СЕР -- это реально измеренные значения на
соответствующих въездах на рассматриваемую городскую магистраль.
Программа SCATS была опубликована в семидесятых годах в Австралии Дорожно-
исследовательской лабораторией Дорожной Администрации штата Новый Южный
Уэльс. Входными параметрами являются значения интенсивности и занятости (скорости)
на соответствующем въезде на перекресток в течение зеленого сигнала светофора. Эти
данные передаются в центральный компьютер, где рассчитываются степени нагрузки.
Множество параметров насыщения в свою очередь является входными данными для
расчета алгоритма, оптимизирующего длительность зеленого сигнала и временной сдвиг.

В следующем разделе книги более подробно анализируется программа SCOOT,
являющаяся типичным представителем программ данной категории.

2.5.1 Программа управления транспортными

потоками SCOOT

Основная конфигурация системы при управлении движением по SCOOT дана нарис.2.13.
Так же. как и в программе TRANSYT, в данном случае используется транспортная модель,
которая прогнозирует общую задержку и количество остановок для отдельных вариантов
сигнальных планов устройств управления. В случае метода IR ANSYT используется модель,
работающая в автономном режиме, т.е. прогноз средних задержек исходит из заданных
средних интенсивностей, вычисленных по историческим данным. У программы SCOOT
имеется модель, работающая в режиме онлайн и это означает, что прогноз задержек
и остановок рассчитывается с периодом нескольких секунд при использовании результатов
самых последних измерений характеристик движения транспортного потока. Процедуры
оптимизации у SCOOT и TRANSYT являются аналогичными в том, что обе программы
автоматически и регулярно изменяют существующие сигнальные планы и вводят только
такие изменения, в случае которых транспортная модель предсказывает, что они будут
успешными. Однако, в оътичие от TRANSYT оптимизация у SCOOT работает в реальном
времени и изменения вводятся немедленно

Рис. 2.13

Основная конфигурация
системы управлении по
программе SCOOT

Транспортная модель SCOOT

Транспортная модель использует данные, измеренные в реальном времени
(фактические значения длительности зеленых сигналов, длительности красных сигналов
и определения наличия транспортных средств детекторами), и данные, которые заранее
установлены для управляемой области (расположение датчиков на доро±е и степень
преимущества). Все эти параметры используются при осуществлении прогноза очередей
транспортных средств, их задержки и остановки с целью оптимизации движения.
Регистрация проезда транспортных средств

Информация о движении транспортных потоков получают от транспортных
детекторов (индуктивные петли), которые расположены в точках въезда на все
перекрестки, регулируемые программой SCOOT. Можно использовать и другие датчики,
которые передают такую же информацию о наличии транспортных средств
(видеокамеры, инфракрасные датчики и т. д.). Датчики расположены не только стандартно
перед стоп-линией, но и на большом расстоянии от нее в направлении против движения
транспортных средств (идеально, сразу же за предыдущим перекрестком) так, чтобы
можно было подробно следить за движением транспортных средств в направлении
к стоп-линии. Подробные правила расположения датчиков вытекают из конкретного
проекта системы SCOOT для конкретной конфигурации перекрестков.

График изменения интенсивности движения

Данные от датчиков, отражающие интенсивность движения транспортных средств
и занятость датчиков, используются в модели SCOOT в форме графика (или профилей)
изменения интенсивности движения (CFP), и программа работает только с этими графиками.
Характеристики транспортных потоков одновременно измеряют в режиме онлайн на каждой
полосе движения, в результате этого создается типичная картина состояния транспортного
потока в данный момент времени. На рис. 2.14 показаны три примера графика изменения
интенсивности движения. Каждый график получен на основе гистограмм распределения
интенсивности движения транспортных средств для заданной сетки времени.

На рис. 214 изображены три различных типа графиков изменения интенсивности. Такие
графики изменения интенсивности могли бы иметь место на трех разных дорогах в районе,
управляемом по программе SCOOT, или они могут отражать ситуацию со стороны подъезда
к од ному перекрестку в различные часы суток. График А показывает, что детектор фиксирует
высокую интенсивность движения транспортных средств в течение первой половины
продолжительности цикла. Если нет никаких других причин, то можно достичь минимума
задержки путем включения зеленого сигнала так, чтобы он пропустил пачку транспортных
средств как раз в первой половине цикла. Абсолютные значения интенсивностей в графиках
А и В аналогичны, так как график В является средним значением общей интенсивности
движения графика А. Разница заключается в том, что в течение цикла существует другое
распределение интенсивности движения: интенсивность на графике В распределена
равномерно и в течение продолжительности цикла существенно не изменяется. Очевидно,
что там, где имеются графики изменения интенсивности такой формы и где не образуются
пачки транспортных средств, координирование светофорных сигналов не может существенно
повысить эффективность управления движением. Данный эффект можно наблюдать, если
средние интенсивности в управляемой транспортной сети являются большими
и транспортная сеть находится на пределе насыщения. График изменения интенсивности
может быть постоянным и в том случае, если предыдущий перекресток достаточно удален
(более од ного километра) и транспортные средства не под ъезжают пачками, а на протяжении
цикла зависит от расстояния между светофорами и состава транспортного потока. График
С показывает состояние транспортного потока, когда в течение цикла образуются две пачки
транспортных средств. В таком с.1учае координация работы светофоров может принести
преимущества первой или второй пачке, но не обоим одновременно, так как на следующем
перекрестке нужно было бы ввести две зеленые фазы в одном направлении в течение одного
цикла, что практически невозможно.

Вышеуказанные описания графиков А, В и С объясняют, что график изменения
интенсивности движения за светофорный цикл содержит информацию, необходимую для
Профиль ”А"

Профиль ”С”

Рис. 2.14

Графики изменения интенсивности
движения в течение светофорного цикла

координации работы светофорных
объектов. Задачей мопуля оптимизации
является использование информации,
полученной из этих графиков, для
оптимальной установки длительности
сигналов всей управляемой транспортной
сети. Само собой разумеется, что речь идет

о лучшем достижимом компромиссе при
координировании всех транспортных
потоков в районе, управляемом по
программе SCOOT

С помощью программы SCOOT
транспортный инженер может решить
вопрос распределения светофорных
объектов в одном или нескольких районах
управления. Продолжительность цикла
может быть разной в каждом таком
районе, но она должна быть
принципиально одинаковой или в два
раза короче для всех транспортных
устройств управления в данной районе.

Прогноз образования очередей

На каждом участке дороги, на

котором измеряется интенсивность
движения за период светофорного цикла, программа SCOOT прогнозирует фактические
размеры очередей. На рис. 2.15 показаны используемые принципы такого прогноза.
Транспортный детектор, расположенный на конце полосы против направления
движения, регистрирует данные о движении транспортных средств в направлении
к последующему светофорному объекту. Типичная форма графика изменения
интенсивности за время светофорного цикла показана на рисунке рядом с детекором.
Управляющий компьютер использует информацию об интенсивности движения
в течение всей продолжительности цикла. В конце цикла данные сбрасываются,
и процесс актуализации профиля снова начинается в начале следующего цикла.

Среднее значение времени движения, полученное от детекоров, является частью
информации, которая требуется для уточнения процесса оптимизации. Время движения
используется для прогнозирования момента, когда пачки транспортных средств, которые
зарегистрированы детекором в конце полосы движения, достигнут стоп-линии следующего
светофорного объекта. Компьютер SCOOT непосредственно управляет включением красных
и зеленых сигналов светофоров, и поэтому он запоминает их фактическое состояние.
В результате этого можно определить длину очереди, которая возникла при приезде
транспортных средств к стоп-линии во время красного сигнала. Данные очереди нарастают
вплоть до момента следующего включения зеленого сигнала, который ликвидирует очереди.
Скорость ликвидации дана потоком насыщения при зеленом сигнале, который определяется
транспортным инженером на основании конкретной ситуации на рассматриваемом въезде.

Очевидно, что данные прогнозы длины очередей не могут быть совершенно точными
по нескольким причинам. Например, некоторые транспортные средства, проезжающие через
удаленный детекор, могут остановиться перед последующей стоп-линией или свернуть
с дороги. Далее транспортные средства могут уезжать от стоп-линии по другой
транспортной модели или в другом насыщенном потоке, отличном от выбранного. Такие
отклонения могли бы отрицательно повлиять на оптимизацию, и полому в процедуры
SCOOT были включены проверочные

Рис. 2.15

Принципы распространения
движения транспортных средств
в транспортной модели SCOOT

гесты с целью проверки и уменьшения
последствий, вызванных указанными
отклонениями.

Заторы

В городах могут возникать
заторы там, где имеется сужение
проезжей части. Простой причиной
возникновения заторов является
также высокая степень насыщения.
Очереди в таком случае растут
и распространяются и в направлении
против движения транспортных
средств Таким образом может быть
заблокирован предыдущий перекресток,
что является причиной возникновения
следующих очередей и в сопряженных
направлениях. Заторы последовательно
расширяются по 'эффекту домино»
к последующим светофорным объектам
в городе. Для снижения вероятности
такой ситуации следует управлять
перекрестками так, чтобы очереди

транспортных средств не доходили
до предыдущих перекрестков. Поэтому
в конце улицы располагаются
специальные «заторные» детекторы
между ближайшими перекрестками,

которые дают возможность
обнаружить блокировку предыдущего перекрестка. Транспортная модель SCOOT
измеряет с помощью этих детекторов их занятость и таким образом идентифицирует
заторы. Полученная информация используется в модели оптимизации для изменения
графика включения сигналов светофоров так, чтобы преимущественно было
освобождено направление, потенциально блокирующее предыдущий перекресток.

Измерение характеристик движения транспортного потока

Программа SCOOT осуществляет вычисления индекса поведения транспортного
потока (PI) аналогично программе TRANSYT. И в этом случае справедливо, что если
транспортное средство пройдет без задержки, то значение PI равно нулю. Такого
требуемого состояния в случае управления транспортной сетью нельзя достичь, но
модель оптимизации программы SCOOT непрерывно контролирует установку
параметров управления так, чтобы значение PI было минимальным. Значение PI является
одним из параметров, отображаемых на экране управляющего компьютера, где также
изображено разными цветами общее состояние транспортных потоках на разных дорогах.
Путем подсчета транспортных средств проезжающих над детекторами в сети модель
SCOOT прогнозирует количество транспортных средств, которые останавливаются на каждой
стоп-линии во всей области управления. Следовател ьно, метод дает возможность определить
не только общее количество остановок, но и среднюю длину очередей или соответствующую
часть продолжительности цикла, когда транспортные средства стоят над детекторами. Все
эти параметры могут быть также включены в расчеты оптимизации PI.

Другой важной информацией о качестве управления транспортным потоком
является «степень насыщения» на каждой стоп-линии. Вероятно, что заторы
образуются как раз тогда, когда степень насыщения приближается к 100 %. Типичным
требованием является, чтобы интенсивность транспортного потока была не более 90 %
от интенсивности полного насыщения. Транспортная модель SCOOT считает
мгновенное значение степени насыщения на каждой стоп-линии, и данные значения
также используются при оптимизации управления длительностью цикла
и длительностью зеленого сигнала.

Длина очередей, количество остановок и образование заторов зависят от многих
факторов, однако, в основном от интенсивности движения транспортных средств
в управляемой области. Сумма средних значений интенсивности, полученных от всех
детекторов в области управления называется «транспортным требованием».
Программный модуль SCOOT периодически регистрирует средние транспортные
требования и соответствующие им средние значения PI. При нормальных условиях
логически справедливо, что рост транспортных требований приводит к росту Р1,
например, в течение транспортного пика дня. Если PI существенно изменится в ситуации,
когда не предполагаются более существенные изменения транспортных потоков в сети,
то очень вероятно речь идет о транспортном эксцессе типа ДТП. SCOOT автоматически
реагирует на такую ситуацию путем изменения параметров управления и, кроме того,
информирует оператора. Последний может в таких случаях принять необходимые меры,
включая возможность ручного вмешательства в процесс управления.

Оптимизация параметров управления

В нормальном режиме работы компьютер SCOOT устанавливает параметры
управления (длительности зеленых сигналов, временной сдвиг) светофорного цикла,
который является общим для области или подобластей в городе. Если не изменяются
транспортные требования, то параметры управления также не изменяются и сигналы
светофоров по существу управляются по фиксированному графику — см. рис. 2.16.
В нормальном режиме работы, когда интенсивность движения меняется, система
оптимизации сигналов осуществляет частые, но небольшие изменения параметров
управления так, чтобы согласовать «фиксированный» график с изменениями
транспортных требований. Следовательно, процесс управления основан на
согласовании параметров управления с изменениями интенсивности движения путем
накапливания небольших изменений. Тем самым система SCOOT создает сигнальные
графики устройств управления, которые последовательно изменяются во времени
в зависимости от изменений параметров транспортного потока.

На том же рисунке показано значение временного сдвига. Он определяет смещение во
времени начала сигнала «Движение разрешено» на следующем перекрестке. Временной
сдвиг зависит от расстояния между перекрестками и от скорости транспортного потока.
Программа SCOOT может дать преимуп (ество типа «зеленая волна» транспортному потоку,
движущемуся в город утром, и транспортному потоку, движущемуся из города вечером,
с помощью разных значений временного сдвига для обеих направлений.
Рис. 2.16

Диаграмма «время — расстояние»,
поясняющая принцип управления
типа «зеленая волна»

На рис. 2.17 показаны изменения
сигналов светофоров двух соседних
перекрестков, управляемых системой
SCOOT, в течение типичного дня. Оба
перекрестка работают с одинаковой
длительностью цикла, которая
изменяется в небольших пределах
в течение суток и достигает
максимального значения в утренние
и вечерние часы пик. В результате
этого соответственно изменяется
и длительность зеленых сигналов на
перекрестках А и В.

В случае отсутствия или
неправильной информации, получаемой
от транспортных детекторов, снижается
чувствительность программы к данным
от этих неисправных детекторов.
Детекторы, дающие искаженную
информацию, как правило,
обнаруживаются программой, и их
данные не принимаются во внимание.

Время сутос (час)

Рис. 2.17

Изменения дчительности
цикла и длительности
зеленого сигнала
в зависимости
от часов суток
Длительность зеленого сигнала

За несколько секунд до каждого изменения фаз на каждом перекрестке
подготовлены изменения их длительности. Программа оптимизации определяет, лучше
ли изменения ввести сразу или позднее. Оптимизация осуществляется по шагам,
в результате чего можно изменить время только на несколько секунд. Большое значение
в процессе оптимизации имеет минимизация степени насыщения на подъезде
к перекрестку. Это г расчет исходит из оценки длины образующихся очередей для
заданной длительности зеленого сигнала и степеней насыщения на подъезде.

Локальные изменения транспортного потока могут вызвать временное изменение
длительности зеленого сигнала, например, только в одном цикле. При каждом таком
временном изменении, которое отличается от параметров управления во всей сети
и на которое соответствующее устройство управления реагирует мгновенным
изменением параметров управления, записывается в память прежнее значение
длительности зеленого сигнала, в результате чего устройство управления может
вернуться к прежним значениям, используемым до этого события. Это также значит,
что в течение нескольких секунд могут освободиться критические направления, после
чего устройство управления переходит к прежним значениям.

Часть программы, которая осуществляет расчеты мгновенных значений для
данного узла, называется «split» оптимизацией. Каждый перекресток дополнительно
управляется с помощью «split» оптимизации независимо от остальных перекрестков.
Эта оптимизация осуществляется в несколько раз чаще других видов оптимизации;
например, в сети 50 перекрестков со средним значением трех фаз на перекресток
и общим циклом 90 с будет осуществлено 6000 решений в час. Эти решения, как
правило, не распределены равномерно во времени, но осуществляются в зависимости
от относительного времени изменения фаз сигналов светофоров.

Оптимизация временного сдвига

На каждом перекрестке в области, управляемой с помощью SCOOT, при оптимизации
временного сдвига, осуществляемой один раз в течение цикла, предварительно решается
вопрос изменять или не изменять запланированные времена начал фаз на перекрестках.
Ввиду того, что эти изменения должны быть пропорционально одинаковыми для всех
перекрестков на рассматриваемой улице или области, временной сдвиг одного
перекрестка может быть изменен только в отношении к другим перекресткам. Для
пояснения процесса оптимизации временного сдвига приводится рис. 2 18 с небольшой
гипотетической транспортной сетью. В процессе принятия решения о значении
временного сдвига на перекрестках А, В, С, D и Е участвуют только связи, ограниченные
соседними перекрестками. Поэтому оптимизация не распространяется на транспортные
потоки, указанные штриховыми линиями.

Модуль оптимизации временного сдвига ищет минимальное значение PI для
каждого перекрестка. При исследовании свойств метода SCOOT было установлено,
что процесс оптимизации систематически ищет и старается оставаться в области
глобального минимума. Если все светофорные объекты находятся вблизи их локального
минимума PI, то, вероятно, вся сеть будет находиться вблизи глобального минимума.

На рис. 2.19 показаны некоторые типичные примеры отношений временного сдвига
и средней длины очередей. Эта диаграмма «временной сдвиг-длина очереди» был получен
на основании реальной формы графиков изменения интенсивности движения в течение
светофорного цикла, измеренных при управлении центра Глазго программой SCOOT
--------Односторомнж поток сСу«повл«миыи оптиммицим сдвига

—’ — ** Односторонней поток иаввуепввлаииьЛ мпммпациоМ сдвига

Рис. 2.18

Связи при оптимизации временного сдвига

Рис. 2.19. Практический пример
диаграммы типа «очередь-временной
сдвиг» для перекрестка

в течение второй половины рабочего дня.
Диаграммы описывают все транспортные
потоки в малой области, окружающей
один важный перекресток. Здесь также
приводится диаграмма «очередь-
временной сдвиг» для данной малой
области. Текущие значения временного
сдвига для отдельных транспортных
потоков в гистограмме обозначены
стрелками и очевидно, что некоторые
сдвиги находятся в области минимума
соответствующей гистограммы.

Также можно видеть перекресток,
который является центром данной малой
области, управляемой в своем глобальном
минимуме временного сдвига, несмотря
на то, что здесь существует локальный
минимум.

Так же, как и в случае «split»
оптимизации, при оптимизации
временного сдвига преимущество
получают те направления, в которых
появляются заторы. Целью является не
допустить блокировку предшествующих
перекрестков. Очереди являются более
проблематичными на коротких улицах
транспортной сети, и поэтому
оптимизация временного сдвига
улучшает координирование коротких
улиц за счет улиц большей длины.

Оптимизация длительности
цикла

Как было указано выше,
управляемые перекрестки образуют
подобласти с определенной границей.
Все светофорные объектов подобласти
работают с одинаковой длительностью
цикла. Там, где это по расчетам SCOOT
выгодно, перекрестки могут работать
с половинной длительностью цикла, что
применимо, например, для управления
сигналами пешеходных светофоров.
Следовательно, в зависимости от
измеренных характеристик транспортных
потоков можно изменять цикл с шагом
в несколько секунд в интервале не менее
150-250 с. Данный интервал должен быть по крайней мере в два раза больше
длительности цикла и служит для того, чтобы можно было в следующем цикле или
следующих циклах оценить результат вмешательства при регулировании. В каждой
подобласти могут быть независимо от других подобластей установлены различные
нижние и верхние предельные значения длительности цикла. Нижнее предельное
значение, используемое при малой интенсивности движения, как правило, исходит из
соображений транспортных инженеров, касающихся безопасности, т. е. о времени,
необходимом для перехода пешеходов, и минимального значения длительности
зеленого сит нала, которое может составлять около 40 с. Верхнее предельное значение
длительности цикла вытекает из максимальных значений интенсивности и обычно
находится в пределах от 90 до 120 с. При длительности, превосходящей 2 минуты,
невозможно гарантировать въезд на перекресток транспортных средств из посторонних
направлений, водители которых предполагают, что устройство светофоров неисправно.

Длительность цикла в процессе оптимизации увеличивается или уменьшается так
(если это возможно), чтобы было обеспечено состояние большинства перекрестков,
соответствующее 90 % от насыщения. По транспортной модели оценивается текущий
уровень насыщения для каждого въезда на перекресток. Если насыщение всех перекрестков
ниже 90 %, то длительность цикла сокращается. Наоборот, если степень насыщения
превосходит 90 %, то длительность цикла будет увеличиваться до максимума, что обеспечит
максимальную пропускную способность узла. Процесс оптимизации преимущественно
направлен на перекрестки с наибольшей нагрузкой. На некоторых перекрестках степень
насыщения может быть существенно ниже 90 %, и в таком Cjiynae можно разрешить два
цикла, длительность которых в два раза меньше. В процессе оптимизации у каждого
перекрестка определяется значение длительности цикла, ко горое может вызвать степень
насыщения 90 % при существующих транспортных требованиях. Затем будут определены
перекрестки, длительность цикла которых можно уменьшить вдвое, осуществив два
последующих друг за другом цикла. Таким же образом осуществляется переход в другую
сторону. Указанные изменения длительности цикла являются причиной определенных
перерывов в графике сигналов и могут в небольшой степени нарушить непрерывность
транспортного потока. Поэтому способ оптимизации предложен таким, чтобы не допускать
слишком больших изменений, и транспортный инженер может уменьшить количество
перекрестков, у которых можно переходить к сокращению длительности цикла вдвое.

Оптимизация д лительности цикла содержит в себе дополнительные логические условия,
которые модифицируют указанный принцип действия. Длительность цикла в подобласти
может быть умышленно увеличена или уменьшена, если по программе оптимизации SCOOT
установлено, что изменения большей длительности цикла и введение цикла с половинной
длительностью приведут к сокращению задержки в рамках всей подобласти. Если, например,
установлена длительность цикла 64 с и все перекрестки работают с равной длительностью
цикла и ни на одном из них не наблюдается максимум насыщения (уровни насыщения не
превосходят 90 %), то программа может принять решение об увеличении длительности цикла
до 80 %, так как из процесса оптимизации вытекает, что на нескольких перекрестках можно
будет сократить длительность цикла вдвое, т. е. до 40 с.

Уровни оптимизации

Целью при нормальной работе является управление каждым перекрестком в области,
осуществляемое системой SCOOT на основе «split» оптимизации, оптимизации временного
сдвига и оптимизации длительности цикла. Тем не менее при определенных обстоятельствах
на некоторых перекрестках желательно ограничить процесс оптимизации. Так, например,
в процессе установки системы SCOOT рекомендуется проверять снача та работоспособность
транспортной модели с помощью светофорных объектов с фиксированным графиком работы
(т. е. без оптимизации). После этого может оказаться целесообразным ввести «split»
оптимизацию на одном перекрестке, затем ввести оптимизацию временного сдвига и наконец
- оптимизацию длительности цикла. Второй пример: не имеет смысла устанавливать
детекторы на тех входах на перекресток, где всегда имеются малые значения интенсивности
движения. В таком случае «split» оптимизация не нужна. Тем не менее может оказаться
желательным оптимизировать временной сдвиг между данным и соседним перекрестками.
Эти и другие требования к уровню и логике управления SCOOT путем оптимизации
обеспечены условиями установки «уровней оптимизации», указанных в табл. 2.3. Уровни
оптимизации могут устанавливаться или изменяться и в процессе работы программы и во
время управления областью.

Таблица 2.3 Требования к уровню и логике управления SCOOT

Примечание: А - только один цикл, В — один или два цикла

Уровень оптимизации	Оптимизация осуществляется (0 = нет, 1 = да)			
	Split	Сдвиг	Цикл	
			А	в
0	0	0	0	0
1	1	0	0	0
2	0	1	0	0
3	1	1	0	0
4	1	1	1	0
5	1	1	0	1

Заключение по методу SCOOT

Управление движением транспортными потоками на сетях с помощью программы
SCOOT используется в более, чем 50 городах. В распоряжении имеется несколько
конкретных анализов, которые описывают преимущества и недостатки
централизованного управления. В большинстве случаев оценка является
положительной, однако есть и случаи, когда метод, оцениваемый с технико-
экономической точки зрения, не является однозначно наилучшим (см. Ниймеген). Ниже
описываются результаты использования программы в двух городах:

АБЕРДИН - ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

При испытании транспортная сеть регулировалась в автономном режиме, причем
программы транспортных устройств управления сначала оптимизировались по методу
TRANSYT. Потом была использована система с централизованным интеллектом
SCOOT. В случае обоих методов проверялось качество управления в течение
длительного времени (несколько месяцев) путем измерения заторов, общей задержки
транспортных средств и количества остановок транспортных средств.
Таблица 2.4	Сравнение методов управления с фиксированным временем TRANSYT и SCOOT

Измерение	Измерение с фиксированным временем (TRANSYT)	SCOOT	Изменение (%)
Общая интенсивность (трансп. средств)	278805	291330	+4,5
Заторы (интервалы)	64333	44022	-31,6
Общая задержка (час)	3130	1930	-38,3
Остановки (трансп. средств»	207 752	205283	-1,2

При испытании эффективности управления интенсивность движения в области при
управлении по методу SCOOT увеличилась на 5 %, что было вызвано изменением времени
года. Значительным достоинством программы SCOOT является уменьшение общей
задержки транспортных средств на 38 %. По сравнению с прежним способом управления
с фиксированным временем, когда средняя задержка, приходящаяся на одно транспортное
средство, составляла 40,4 с. при управлении по методу SCOOT это значение уменьшилось
до 23,8 с. Количество остановившихся транспортных средств осталось практически прежним.

НИЙМЕГЕН - ГОЛЛАНДИЯ

В городе Ниймеген в 1993 году в рамках пилотного проекта в Голландии было
реализовано управление на 40 перекрестках уличной сети с помощью программы
SCOOT [34] Прежняя система управления с фиксированным временем была дополнена
128 детекторами в виде индуктивных петель с детекторными блоками.

Оценка осуществлялась в интервалах по 12 дней при использовании системы
управления с фиксированным временем (проект сигнальных планов по методу TRANSYT)
и системы управления SCOOT. Большое внимание было уделено предварительной наладке
системы SCOOT. Несмотря на это, программа SCOOT рассчитывала некоторые значения
неправильно, что отрицательно отразилось на значениях времени движения.

По сравнению с управлением с помощью фиксированных времен система SCOOT
оказалась менее стабильной. По неизвестным причинам система давала лучшие
результаты в узренние часы пик и худшие результаты в вечерние часы пик.

Общественный транспорт не получал заметных преимуществ. Значения времени
движения и задержки подвижных ГПОТ и легковых автомобилей были очень близки
друг другу. Было констатировано, что модуль преимуществ ГПОТ не является
оптимальным и его следовало бы усовершенствовать. Система SCOOT мало влияет
на время задержки пешеходов и велосипедистов. Однако значения, измеренные
в отдельных узлах, отличались друг от друга более существенно.

Результаты оценки1 следующие:

•	Эффект использования этих систем может быть как положительным, так
и отрицательным.

•	Внедрение системы является дорогим, особенно если учесть эксплуатационные
расходы, например, на обеспечение безотказной работы датчиков и систем связи.

1 Автор статьи является работником голландского министерства транспорта.
Управление с фиксированным временем дает вполне сравнимые результаты.
Система SCOOT в городе Ниймеген будет и впредь использоваться, однако
в Голландии она не будет далее расширяться.

ОКЛЕНД КАУНТИ - АВСТРАЛИЯ

Проект на уровне национального эксперимента ставил своей целью сравнение
метода управления с помощью фиксированных времен с методом управления по
SCATS. Расчет управления с фиксированным временем был осуществлен по методу
TRANSYT с последующей оптимизацией, учитывающей реальные условия движения
транспортных потоков. Эксперимент был осуществлен на дороге Орчард Лейк Роуд
протяженностью 5 км в городе Окленд Каунти. В городе имеются четыре главных
перекрестка и пять перекрестков у торговых центров. Данные о движении
транспортных потоков были получены с помощью видеокамер AUTOSCOPE в трех
представительных интервалах времени: 7.00-9.00 часов (утренние часы пик),
16.00-18.00 часов (вечерние часы пик) и 13.00-15.00 часов (полуденное снижение).

Оценку осуществляло Австралийское Бюро Дорожных Исследований (Australian
Road Research Board) и результаты были опубликованы в [35]. Сравнивалось время
движения и задержки на перекрестках, управляемых по методу фиксированных времен
и по методу SCATS. Во всех трех интервалах управление по методу SCATS дало лучшие
результаты по сравнению с методом TRANSYT. Процентная доля остановившихся
транспортных средств снизилась. Кажущаяся незначительной экономия дает
статистически значительные результаты в случае большого количества транспортных
средств и в длительном масштабе времени. На рис. 2.20 показано время движения
в утренние часы пик. Здесь на первый взгляд заметны преимущества управления по
методу SCATS в то время, как на рис. 2.21 различия не столь заметны.

С точки зрения регулирования оказалось, что средняя длительность зеленых
сигналов в часы пик автоматически возросла на 13,7 % и в остальное время на 27,8 %.
В результате этиго удлинения уменьшилась степень насыщения в главном направлении
с 1,02 до 0,87 в часы пик и с 0,73 до 0,63 в период обеденного снижения интенсивности
движения. Естественно увеличилась степень насыщения в других направлениях с 0,52
до 0,63 в часы пик и с 0,22 до 0,31 в остальное время. Одновременно увеличилось
среднее значение диапазона координирования с 43 с до 62 с, что связано с большей
длительностью сигналов «Движение разрешено».

Длительность цикла, которая в часы пик при использовании метода TRANSYT
составляла 120 с, увеличилась до 140 сА Это увеличение положительно сказывается
на количестве циклов в час, которое уменьшилось на 16%, причем длительность
интервала зеленого сигнала увеличилась в среднем на 34 %.

2.5.2	Результаты управления с помощью
программы SCATS

Программа SCATS используется в нескольких десятках городов, главным образом
в Австралии, Азии (Японии) и в США. Несколько ведущих фирм-изготовителей
продолжают предлагать и применять этот метод. Фирма «Филипс» разработала
специальный передвижной центр управления и управляющий компьютер,
предназначенный только для этого метода. Опубликованные результаты являются
в подавляющем большинстве положительными.

1 Это значение представляет собой предел терпения ожидающих водителей и не используется
в чрезвычайных ситуациях.
Утренний пик

Рис. 2.20

Время движения в утренние часы пик

Рис. 2.21

Время движения в вечерние часы пик

2.5.3	Оценка эффективности

программ SCOOT и SCATS

Оба метода перспективны и используются во многих городах. Кроме того,
разрабатываются новые варианты программ, что свидетельствует об их непрерывном
развитии. Примером может послужить исследовательское задание «Origin-Destination
estimation in SCOOT-controlled road networks» («Оценка работы транспортной сети,
управляемой программой SCOOT, по пунктам отправления и назначения»), которым
с 1997 г. занимается Центр транспортных исследований Университета г. Ньюкасля
[35]. Результаты решения являются поводом к определенному оптимизму.

Однако принципиально речь идет не об универсальном лекарстве, которое способно
решить все проблемы города. Причиной является необходимость работы в режиме онлайн
с характеристиками движения транспортных потоков, снимаемыми непосредственно на
перекрестках и передаваемыми в центр управления. Процесс измерения этих характеристик
относительно хорошо отработан для случая применения индуктивных петель. Однако их
основным недостатком является механическая неустойчивость и возможность помех
полезному сигналу. Использование видеокамер, работающих в реальном времени, несет
с собой определенные проблемы. В любом случае необходимо измеренные значения
проверять и обеспечивать их неискаженную передачу в центр управления.

Слабым местом является тесная связь центральных алгоритмов управления
с вектором мгновенных значений характеристик движения транспортного потока,
измеряемых на децентрализованной основе в пределах всей управляемой сети.
Обработка комбинаций этих состояний нуждается в эвристическом подходе,
основанном на знаниях транспортного специалиста. Уход за всей системой естественно
требует повышенных расходов на техобслуживание.

2.6 СИСТЕМЫ С ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫМ
ИНТЕЛЛЕКТОМ

Как уже было сказано выше, речь идет об очень перспективных системах, в которых
часть локального процесса управления происходит на уровне транспортного узла
и центр управления движения оптимизирует выбранные параметры для всей сети.
Типичным представителем таких систем является программа MOTION, которая
описывается в следующем разделе вместе с программным модулем CIM, который
способен реагировать на чрезвычайные транспортные события типа ДТП или заторы.
Эта программа была создана в рамках проекта COSMOS, который был финансирован
Европейским Союзом. Метод был впервые использован для оптимизации управления
транспортной сетью в районе Прага 6 - Смихов.

2.6.1	Описание программы MOTION

MOTION (Method for the Optimalisation of Traffic Signals In Оп-lme controlled Networks').
Принцип метр та заключается в определении транспортной ситуации на основании модели
движения транспортного потока по уличной сети. Модель дает возможность динамически
определять нагрузку отдельных направлений в узле и транспортных потоков в сети. На
основании оценки, осуществляемой на уровне узла, а также на основании оценки на уровне
области определяется стратегия управления. В программу вводится не только тополохия
сети и геометрия узлов, но и параметры стратегии управления, как например, степень
преимуществ городского пассажирского общественного транспорта. При этом используется
высокая скорость и локальный интеллект транспортных устройств управления.

Концепция управления

Методы управления программы MOTION в принципе находятся на трех иерархических
уровнях:

1	На стратегическом уровне (через каждые 10-15 мин) определяется'.

•	длительность цикла,

•	распределение зеленых сигналов,

•	основная последовательность фаз,

•	параметры координирования (временной сдвиг).

2.	На тактическом уровне (через 60-90 с) устанавливается'.

• последовательность фаз, например, для предоставления приоритета городскому
пассажирскому общественному транспорту.

3.	На оперативном уровне (через приблизительно 1 с) регулируется'.

• длительность зеленого сигнала (реакция на отдельные транспортные средства).

Система MOTION использует децентрализованный интеллект, в результате чего
параметрически отделены задачи, подлежащие решению в центре управления, от задач,
которые можно решить на местном уровне. Задачи имеют модульную форму, и задание
заключается в параметризации модуля Собственно управление осуществляется всегда
там, где это наиболее выгодно с точки зрения транспорта.

Общая стратегия управления основана на оптимизации движения транспортных
средств в сети, т. е. их плавного проезда. Для того, чтобы такая система могла работать,
необходима своевременная идентификация любой перегрузки улицы сети для того, чтобы
можно было целенаправленным вмешательством восстановить плавность движения
транспортных средств. С точки зрения центрального управления, локальная динамика
узла ограничена только требованиями к хорошему координированию или к другим
параметрам, улучшающим движение транспортных средств в сети. В остальном узел
работает с динамически переменными зелеными сигналами в режиме связи с транспортным
потоком («Traffic Responsive»). Вес (статистическая значимость) городского
пассажирского общественного транспорта может быть выше веса индивидуального
транспорта. С точки зрения оптимального движения транспортных средств, во всей сети
координирование всех узлов осуществляется с периодом 10-15 минут, причем сохраняется
необходимый уровень локальной д щамики.

На рис. 2.22 дан перечень программных модулей и указана их связь с центральным
или локальным уровнями, а также их распределение по следующим четырем уровням:

I. Определение стратегии управления.

И. Расчет и оптими *ация параметров управления.

III.	Классификация транспортных средств и его анализ.

IV.	Измерение и обработка данных.

Более подробное описание отдельных модулей выходит за рамки настоящей
публикации и можно его найти в [30].

Основным средством взаимодействия уровня сети с локальным уровнем узла

является так называемый

Рис. 2.22

Программные модули системы
MOTION и их распределение по
локальному и центральному уровням

«Рамочный сигнальный
план». Принцип управления
заключается в том, что моменты
начала и конца сигналов
«Движение разрешено» для
отдельных светофорных
объектов даны не точно,
а в определенных интервалах
времени. В результате этого
возникают интервалы
перекрытия, указанные на
рис. 2.23. В пределах
интервалов перекрытия
устройство управления точно
реагирует на мгновенные
транспортные условия
в данном узле. Следовательно,
рамочный план задает
интеллектуальному
транспортному устройству
управления параметрические
пределы регулирования.

Обработка данных

Данные, обрабатываемые в моделях управления, можно разделить на стратегические
данные в сети и на локальные данные в узле. Положение стратегических датчиков
определяет транспортный инженер, как правило, в местах входа и выхода из
регулируемой транспортной сети, а также в критических точках сети, что осуществляется,
в основном, на базе эвристического подхода с учетом подробной информации и частных
результатов измерений, осуществленных в регулируемой сети. В критических точках
стратегические детекторы располагаются на расстоянии 100-200 м от стоп-линии, т. е.
в месте, где колонны образуются не в результате скопления транспортных средств
у перекрестка, а в результате перегрузки транспортной сети. На локальном уровне
•аза

Рис. 2.23	Различные режимы реализации управления на локальном уровне: а) Сигнальный

план для фиксированных времен с координированием без возможности
принятия решений на локальном уровне; Ь) Сигнальный план с возможностью
полностью свободного принятия решений на локальном уровне; с) Сигнальный
план с координированием фазы 2, фиксированной последовательностью фаз
и с возможностью принятия решений на локальном уровне (интервалы
перекрытия — обозначенные площади на рисунке); d) Рамочный сигнальный
план с координированной фазой 2ис принятием решении о составе фаз (В, С)
и их длительности в пределах длительности цикла

используются стандартные удлиненные детекторы, располагаемые на расстоянии 40 м
от стоп-линии (они также фиксируют присутствие транспортных средств во время
зеленого сигнала). Иногда используются и детекторы, расположенные за перекрестком
на расстоянии 20-40 м и служащие для фиксации отъезжающих транспортных средств.
Эти детекторы в большинстве случаев используются в качестве стратегических
детекторов, особенно в случае близко расположенных перекрестков.

Каждый детектор подключен к устройству управления, которое обрабатывает
следующие данные:

-	количество транспортных средств в единицу времени,

-	занятость за единицу времени,

-	длительность паузы между срабатываниями детектора (интервалы времени между

транспортными средствами).

В модуле DET осуществляется предварительная обработка и фильтрация данных
Затем на центральном уровне рассчитываются другие величины, вступающие
в процесс управления:

—	интенсивность транспортных средств (трансп. средство х время'1),

-	степень нагрузки (%),

-	временная зависимость количества транспортных средств над детектором при
зеленом сигнале,

-	продолжительность движения, количество остановок и длительность остановки.

Система MOTION использует предварительно обработанные данные, которые
снимаются с периодом 60 с или 90 с, причем для классификации в транспортной модели
используются измеренная интенсивность и занятость. Для зранспортных средств ГПОТ
(Городской Пассажирский Общественный Транспорт) модуль DET дает как минимум
возможность локальной заявки и как максимум может регистрировать
предварительную заявку, снятие заявки, а также информации о маршруте/направлении,
а также о задержке. Эта информация дает возможность на центральном уровне
определить относительно точно данные о времени и местоположении транспортным
средством ГПОТ. Для получения более подробной информации о линии необходимо
также использовать активную связь между устройством управления и подвижной
составом ГПОТ.

Другие входные данные

Кроме данных, получаемых в режиме онлайн и обрабатываемых в модуле DAT, имеется
также совокупность основной информации, которая должна быть введена в систему
перед осуществлением автоматической оптимизации:

Основные данные:

•	Параметры перекрестка:

номер перекрестка,

номера сигнальных групп1,

полосы движения, связанные со светофорной группой,
схема фаз.

•	Параметры улицы:

длина,

количество полос движения,

описание положения детекторов,

схема фаз,

номер узла, который впускает транспортные средства (с указанием номеров
светофоров).

•	Параметры транспортной сети:

пределы длительности цикла.

•	Далее имеются параметры, которые должны задаваться всегда
в зависимости от конкретной транспортной обстановки:

минимальная длительность зеленого сигнала светофора,
максимальная длительность зеленого сигнала светофора,
пропускная способность (поток насыщения) светофора,
вес (статистическая значимость) светофора, если он должен учитываться при
расчете временного сдвига,

допустимая комбинация фаз,
фактор нагрузки.

1 Светофор выдает сигналами «Движение разрешено», которые находятся в одной фазе.
•	Параметры улицы/полосы движения:

допустимая скорость,

весовой коэффициент задержки,

весовой коэффициент количества остановок,

методы определения временного сдвига (начало/конеп зеленого сигнала).

•	Параметры транспортной сети:

транспортные потоки в сети,

планы оптимизации (если разработаны фиксированные планы оптимизации).

Порядок работ обычно следующий. На первом этапе внедрения системы
используется немного измененное существующее решение или решение, рассчитанное
в автономном режиме по методу (например, TRANSYT) с совокупностью входных
параметров, полученных в результате этого решения. Эти параметры вводятся
в качестве основных в программу MOTION. На следующих этапах проекта эти
параметры модифицируются в конкретной транспортной ситуации и проверяется
модифицированное решение. Это вызвано тем, что начинать работу с большим
количеством переменных нецелесообразно.

Принцип управления

Принципиальная схема основных последовательностей программы MOTION дана
на рис. 2.24, на котором показаны самые важные решающие уровни. Основой процесса
управления является непрерывное согласование стратегически-тактического уровня
с реальными условиями в сети. Центром тяжести при этом является определение
«транспортных потоков в узле» с помощью измеренных данных и транспортной модели
PFE (Path Flow Estimator). Так определяются соотношения для всех допустимых
направлений в узлах, и с помощью модуля KGT можно определить основные
требования к «распределению зеленого сигнала» на локальном уровне. По усредненным
значениям длительности зеленого сигнала и по значениям промежуточного времени
рассчитывается минимальная длительность цикла каждого узла.

В модуле CDT на основании значений, определенных для каждого узла,
рассчитывается оптимальная «длительность цикла» для всех узлов в регулируемой
сети. После определения значений длительности цикла всей сети снова рассчитываются
основные длительности сигнала «Движение разрешено» для каждого перекрестка.
Таким образом, распределение длительностей сигнала «Движение разрешено»
постоянно модифицируется и имеется в распоряжении для расчета «рамочных
сигнальных планов».

Следующий важный расчет касается движения транспорт ных средств по всей сети.
Это важно для вычисления временных сдвигов и для оптимизации последовательности
фаз. Для этих вычислений также используется модель PFE (Path Flow Estimator).

Модули, осуществляющие оптимизацию последовательностей фаз
и рассчитывающие временные сдвиги, которые заданы в модуле ОРР в зависимости
от их веса (главное направление 2, постороннее направление 2 и т. д.), исходят из
расчета «транспортных потоков в сети». Оптимизация зависит от заданной степени
преимуществ ГПОТ.
Рис. 2.24

Функциональная схема системы
управления MOTION

Ввиду того, что
адаптивное регулирование
осуществляется
в определенной локальной
транспортной области,
имеется возможность
соединения системы
MOTION с более высоким
иерархическим уровнем
с помощью специальной
шины (она обозначена
через VSM). Программа
содержит модуль сетевого
менеджмента NMT,
который способен
реагировать на события на
более высоком уровне.
В качестве примера можно
привести крупные ДТП
в дру гой области и из них
вытекающие требования

к другому способу управления данной областью или ухудшение экологической
ситуации, регистрируемой на уровне городского управления. В таком случае можно
согласовать координирование, последовательности фаз и распределение зеленых
сигналов с новыми требованиями.

2.6.2 Выявление заторов и дорожно-транспортных
происшествий - модуль CIM

Данный очень важный программный модуль, решающий проблематику чрезвычайных
транспортных ситуаций, представляет собой новое изобретение и он был внедрен и испытан
впервые в рамках проекта COSMOS, который был финансирован ЕС. Функция CIM
принимает решения на уровне сети о реакциях на ДТП или заторы (в дальнейшем и события),
причем он учитывает результаты идентификации этих происшествий программными
модулями. В зависимости от транспортной ситуации из множества параметров выбирается
оптимальный состав параметров, характеризующих происшествие, который определяет,
каким способом будут вычисляться параметры сигнальных программ в MOTION.

Возможности выбора транспортных параметров, которые могут относиться к данной
ситуации, являются действительно большими: могут быть заданы параметры для расчета
распределения зеленых сигналов и временного сдвша, максимальной и минимальной
продолжительности зеленого сигнала, длительности шага между транспортными
средствами, временного сдвига, продолжительности цикла при образовании колонн
(пачек) транспортных средств, различных последовательностей фаз и т. п.

Входная информация

- классифицированные транспортные средства/сигнализация происшествия
в критических точках,

история и прогноз происшествия в критических точках.
На основе анализа моментальной транспортной ситуации модуль CIM выбирает
из множества параметров оптимальный состав параметров и задает его в качестве
входных данных при расчете в модулях MOTION.

Регистрация ДТП и заторов - модуль \ID

В принципе можно каждую точку измерения характеризовать четырьмя
классифицированными уровнями состояния транспортной ситуации:

О = никакой проблемы.

1	= перегрузка,

2	= ДТП,

3	= затор

Транспортная ситуация «Перегрузка» означает, что классифицированная степень
транспортных средств является более высокой по сравнению с заданным предельным
значением (пропускная способность светофора или полосы движения). Уровни «ДТП»
и «Затор» классифицируются в том случае, если интенсивность движения низкая
и одновременно процент занятости выше установленного порогового значения.
Установка зависит от местоположения точки измерения по отношению к транспортным
узлам. Следующее разрешение между состояниями «ДТП» и «Затор» в самом простом
случае можно осуществить путем сравнения занятости соседних точек измерения.
Значительная разница уровней занятости свидетельствует о ДТП.

На рис. 2.25 показаны возможные положения детекторов на линейно расположенных
перекрестках. У каждой конфигурации датчиков имеется собственный алгоритм
принятия решений о моментальной транспортной ситуации. При этом измерение только
в одной точке не дает возможности надежно разрешить все вышеуказанные уровни, так
как работа ведется с ограниченной информацией и надежные алгоритмы всегда взаимно
сравнивают сигналы близко расположенных детекторов.

Рис.2.25

Положение детекторов для
классификации уровней состояния
транспортного потока

Положения детекторов, вытекающие из рис. 2.25, можно характеризовать
следующим образом:

Стоп-линия....расстояние 0 - 20 м перед стоп-линией;

И	..расстояние 20 - 60 м перед стоп-линией;

kl	..расстояние 60 - 200 м перед стоп-линией;

П10, ml ......петля на входе линии, приблизительно 20 м за перекрестком.
При практическом проектировании необходимо, естественно, весьма тщательно
определить положения и количество детекторов так, чтобы чрезмерно не повысить
стоимость системы.

Структура данных

Алгоритмы обработки данных используют только относящиеся к рассматриваемой
ситуации, и их пригодность проверяется внутри системы. Если данные неправильные,
то классификация транспортных средств в данном месте не осуществляется. При этом
можно также подставлять предварительно заданные значения, которые используются
в транспортных моделях. Предварительно заданные значения - это статистические
значения, полученные при предыдущих измерениях. На практике это означает, что
система надежно управляет транспортным потоком на центральном уровне и в случае
отказа транспортного детектора.

Измеряемые параметры:

интенсивность движения (фактическая) с периодом 5 минут, (трансп. средств х час-1);
занятость (фактическая) с периодом 5 минут (%);

степень насыщения (фактическая) с периодом 5 минут в % для сигнальной группы
светофоров.

Системные параметры:

перечень точек измерения для модуля NID (простые/удвоенные точки измерения);

перечень точек измерения в направлении движения;

связи точек измерения с сигнальными группами светофоров.

Выходы

Выходом программного блока является характеристика транспортного состояния
(перегрузка, ДТП, затор), его классификация в зависимости от времени возникновения
состояния (состояние только что возникло, было закончено) и тенденция дальнейшего
развития состояния (увеличивается, уменьшается, не изменяется).

Составной частью расчета является определение первой и последней точек
измерения, регистрирующих транспортные проблемы. Здесь используется
понятие маркер.

Маркеры точек измерения, в которых существует проблема, и маркеры без
проблем во всех точках измерения в направлении движения (Problem Start Marker)

-	Маркеры точек измерения, где существуют проблемы, и маркеры с отсутствием
проблем во всех точках измерения в направлении против движения (Problem End
Marker).

Автоматическое управление в случае ДТП и заторов

В модуле CIM, см. выше, используется несколько стратегий управления
транспортным потоком в случае ДТП и заторов, которые были проверены в нескольких
городах Европы. Множество параметров для CIM подготавливаются в автономном
режиме и, как правило, модифицируются в процессе этапа провеоки. Этап подготовки
требует ботыпого усилия и опыта транспортных инженеров. Здесь в полной мере
справедливо, что каждая транспортная сеть и условия в ней являются специфическими
и что необходимо поступать по эвристическому методу. Комплексные транспортные
условия нуждаются в комплексных подходах. Необходимо постоянно следить за
транспортными условиями и после внедрения систем, и в случае необходимости нужно
модифицировать устройство в соответствии с новыми обстоятельствами.

Если на первом этапе выбрать параметры с малой чувствительностью, например,
очень широкие пределы параметров, то могут возникать колебания с периодическим
переключением отдельных решений.

Колебания можно исключить двумя способами:

-	тщательным выбором параметров,

—	подготовкой модификации решения по логическим шагам.

В процессе управления MOTION параметры управления являются свободно
доступными для каждой структуры алгоритмов принятия решений. Для данного
алгоритма управления в распоряжении имеется только один набор параметров.

Именно поэтому все наборы параметров и правила их активизации точно
определены на иерархических уровнях, причем каждый начинается с выбора
транспортных событий, имеющих наибольшее влияние. Если именно это условие
выполняется, то реализуется как раз один набор параметров, действительных для
данного случая. Этим исключается возможность образования другого набора, который
мог бы противоречить данным условиям. Если не идентифицируется худший случай,
то наступает второй шаг решения и пг. д. На практике может появиться случай
А (худшие условия) и случай В (одновременно условия лучше), то решение
осуществляется по шагам:

—	случай А и одновременно случай В => образование набора параметров;

-	мероприятие, соответствующее набору А;

-	мероприятие, соответствующее набору В.

Модуль CIM обеспечивает в общей сложности двенадцать стратегий управления
для менеджмента событий. Некоторые из них описаны в ниже.

Tactic I - Задерживание на входе

Кроме жестких требований транспорта неблагоприятное событие может быть вызвано
дорожно-транспортным происшествием или другим ограничением движения транспортного
потока. Если требования, предъявляемые к объему движения, выше способности управляемой
транспортной сети, то необходимо использовать стратегию Tactic I.

На основании транспортно-технического анализа выбираются узлы для регулирования
путем задерживания на входе по следующим критериям:

~ узел в направлении большого значения в месте входа в область;

~ узел, задержка в котором не будет иметь негативных экологических последствий
для жителей в данной области;

~ узел, который не скажется отрицательно на транспортном потоке в соседней
области.
Примечание: В случае внедрения этого способа управления в выбранных узлах
устанавливается укороченный зелены1"' сигнал. Он определяется
продо 1жительностъю принудительно введенного зеленого сигнала, если
транспортные условия и их комбинация удовлетворяют
предварительно заданным логическим функциям.

Для этой конфигурации справедливо то, что с растущим количеством проблем
в отдельных линиях нарастает и весовой коэффициент SI. В таком случае конкретное
значение длительности зеленого сигнала на перекрестке определяется по формуле:

tGl = MGG + (1 -SIH 00). (tGn - MGG)

где tGl - длительность сокращенного зеленого сигнала,

MGG - минимальная длительность сокращенного зеленого сигнала,

SI - весовой коэффициент,

tGn — нормальная длительность зеленого сигнала по MOTION.

Эта формула используется при расчетах в автономном режиме, и полученное
значение длительности зеленого сигнала tGl является параметром, который
используется модулем KGT (Kernel Green Time) для расчетов основных значений
длительности зеленых сигналов, которые зависят, кроме прочего, и от длительности
цикла, рассчитываемой в модуле NCT.

Следовательно, если были определены проблемы и выполняется логическая
функция, то сокращается длительность зеленого сигнала. Это, естественно, оказывает
положительное влияние на транспортные условия в данной местности. Если
транспортные условия улучшились настолько, что логическая функция не выполняется,
то коэффициент SI автоматически уменьшается вдвое и новое значение длительности
зеленого сигнала вводится в расчеты MOTION. Ситуация повторно оценивается через
15 минут. Доводом «мягкого» изменения сокращенного зеленого сигнала является
предотвращение возникновения нестабильности и колебаний в регулируемой системе.
Минимальное значение индекса SI может быть равным 20 и если он меньше указанного
значения, то следует установить нормальную длительность зеленого сигнала.

Tactic III - Предотвращение блокировки поперечных направлений

Настоящая стратегия используется для того, чтобы воспрепятствовать
возникновению колонн на участке от регулируемого узла к предыдущему узлу,
в результате чего ограничивается возможность блокировки этими колоннами
поперечных направлений. Следовательно, необходимо согласовать значения
длительности зеленого сигнала и временного сдвига двух соседских узлов так. чтобы
не была превзойдена пропускная способность улицы между этими узлами.

Практические опыты показали, что самых лучших результатов при ограничении
блокировки узлов колонной из следующего узла можно добиться ручной установкой
параметров временного сдвига. При этом следует учитывать геометрию улицы и узлов
(перекрестков), направление и интенсивность транспортных потоков. Поэтому при
использовании Tactic III параметр временного сдвига в программе остается открытым
и может изменяться в процессе тестов в зависимости от реальных условий.
Рис. 2.26 Схема узлов для объяснения методов Tactic III и Tactic IV

Tactic IV - Предоставление преимущества движению в выбранных
направлениях

При определении временного сдвига между двумя узлами необходимо определить
оптимальный момент включения зеленого сигнала так, чтобы направление
с преимуществом достигало линии насыщения как раз в тот момент, когда здесь
колонна начинает двигаться и покидает линию насыщения. Так же, как и в случае
Tactic III, идеальные параметры (временной сдвиг) рассчитываются в автономном
режиме на основании соответствующих параметров и дают возможность введения
изменений на основании результатов реальных тестов.

2.6.3	Преимущество городского пассажирского
общественного транспорта (ГПОТ)

Изменение преимущества средств общественного пассажирского транспорта
можно осуществлять на уровне узла и на уровне транспортной сети. На центральном
уровне задается общая степень преимущества для всех линий и групп единиц
общественного пассажирского транспорта с помощью параметров, вводимых
транспортным инженером. Этим определена основная установка. Однако
одновременно с этим обрабатываются активные сигналы от детекторов этих линий.
В таком случае основная установка модифицируется по актуальным сигналам.

Преимущество со всеми возможными способами отметки, касающееся отдельной
подвижной единицы, предоставляется на уровне узла. Рамочный график сигналов дает
для этого достаточное количество возможностей как путем введения специальных
фаз, так и путем увеличения или сокращения текущих фаз. С точки зрения основного
управления речь идет о тактическом уровне. Для каждого узла можно задать широкий
спектр параметров, начиная с параметра «Никакой задержки для транспортных
средств ГПОТ» и кончая параметром «Минимальная задержка для всех участников
дорожного движения».

2.6.4	Результаты управления с помощью MOTION

Во время работы над этой публикацией еще не были в распоряжении результаты
программы MOTION, которая готовится в Праге. Поэтому приводятся результаты
тестов, которые проводились в рамках проекта COSMOS в Пирее, где была реализована
телематическая система управления, основанная на адаптивном управлении и, кроме
того, на информировании водителей с помощью информационных дисплеев.
Практические результаты, полученные в Пирее

В Пирее существовали постоянные транспортные проблемы в области порта,
вызванные главным образом транспортными требованиями, которые сильно менялись
в зависимости от времени. Проект управления транспортной сетью в очень сложных
условиях охватывал 22 узла и содержал 4 информационных табло.

Практическая оценка осуществлялась в период от декабря 1998 г. до марта 1999 г.
в четыре разных этапах:

MOTION (опорное измерение)	Этап	1:	декабрь 1998

MOTION с CIM	Этап	2:	январь 1999

MOTION с CIM и RR1	Этап	3:	февраль 1999

Управление с фиксированным временем Этап 0: март 1999

Этап 0 был включен не только потому, чтобы можно было сравнивать результаты
управления с фиксированным временем с результатами управления с помощью
системы MOTION, но главным образом потому, что при данных условиях управления2
и для данной транспортной обстановки можно было определять параметры управления
для CIM и RR.

Анализ времени движения

Время движения — это один из наиболее содержательных параметров качества
управления и поэтому его измерению уделялось большое внимание. Время движения
определялось в шести наиболее важных трассах данной области. Для определения
времени движения было использовано средство моделирования MAXIMOS,
использующее реальные данные, регистрируемые детекторами. Для калибровки
и проверки метода был использован метод «плавающего» автомобиля. На рис. 2.27
показаны измеренные значения времени движения в шести выбранных трассах в часы
пик утром и после обеда. Анализ осуществлялся в три этапа:

MOTION (опорное измерение)	Этап 1

MOTION с CIM	Этап 2

MOTION с CIM и RR	Этап 3

Результаты с ценки

Из сравнения этапа 2 с этапом 1 установлено, что среднее время движения на
шести маршрутах в Пирее сократилось в среднем на 8 %.

Из сравнения этапа 3 с этапом 1 вытекает, что среднее время движения на шести
маршрутах в Пирее сократилось в среднем на 14 %,

1 РР — Reroutering - изменение направления дви жения транспортных потоков с помощью
информационных табло.

2 В случае управления с постоянным временем однозначно определены все величины управления,
вступающие в процесс управления.
IWM)-

Анализ заторов

На рис. 2.28 показан график количества интервалов времени с затором в области.
Количество интервалов времени, в течение которых транспортные средства создают
заторы на главных трассах, было рассчитано в автономном режиме на основании
данных от транспортных детекторов в четырех режимах управления:

Управление с фиксированным временем Этап О

MOTION (опорные измерения)	Этап	1

MOTION с CIM	Этап	2

MOTION с CIM и RR

Этап 3

 210

 после

итого

MOTION + CIM + RR

Рис. 2.28

Количество интервалов
времени с затором
Результаты

Из сравнения этапа 2 с этапом 1 вытекает, что среднее количество интервалов
с заторами сократилось в среднем на 20 %.

Из сравнения этапа 3 с этапом I среднее количество интервалов с заторами в Пирее
сократилось в среднем на 30 %.

Из сравнения этапа 0 (Управление с фиксированным временем) с этапом 3
(MOTION + CIM+RR) вытекает, что среднее количество интервалов с заторами в Пирее
сократилось в среднем на 30 %.

2.7 ЭКСПЕРТНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ

Описанные выше методы давали возможность управлять транспортной сетью
в установившемся режиме и при условии, что имеется определенный резерв величин
регулирования: длительность цикла, длительность зеленого сигнала и длительность
временного сдвига. Способы управления в большинстве случает выбираются на
основании нормальных условий, т. е. без насыщения, и целью процесса управления
было свести до минимума общее время остановок и количество останавливающихся
транспортных средств. Однако реальная жизнь приносит заторы во время часов пик,
которые появляются регулярно, а в случае ДТП — случайно. Такие заторы могут
вызывать значительные проблемы, заключающиеся в том, что они полностью или
частично блокируют транспортную сеть и в связанных направлениях. В таких случаях
необходимо использовать экспертное управление, которое имитирует действия
оператора, устраняющего последствия таких ситуаций. Следовательно, экспертное
управление исходит в большинстве случаев из эвристических знаний эксперта.

2.7.1	Определение проблемы насыщенных
движением сетей

Условия насыщения дорог связаны не только с ростом количества транспортных
средств и несравненно более медленными изменениями транспортной инфраструктуры
городов, но и нежеланием части жителей пользоваться городским пассажирским
общественным транспортом, несмотря на то, что он работает на фоне постоянно
растущих транспортных очередей и способа вождения с остановками («Stop and go»).
С этими проблемами можно встретиться не только в городах, но и на автомагистралях
и других дорогах в незастроенной пригородной зоне.

Несмотря на то, что заторы при нормальных условиях длятся «всего» десятки
минут, их последствия являются очень важными, так как кроме того, что чрезвычайно
увеличивается потребление горючего со всеми экологическими последствиями для
окружающей среды, существуют два не менее важных последствия:

возможность полной блокировки сети стоящими транспортными средствами,
- длительная неустойчивость сети после ликвидации затора,

резкое увеличения вероятности возникновения дорожно-транспортных
происшествий.

В нормальных (без насыщения) условиях управление используется с целью
повышения безопасности, плавности движения и предотвращения возникновения
колонн. В услоВ11ях насыщения основным требованием является оптимальным образом
исключить образование колонн или свести до минимума их длину и стабилизировать
транспортную сеть. Поэтому, как правило, выбираются стратегии управления,
отличные от стратегий управления узлом, в случае которых измеряются значения
интенсивности на входах перекрестков, и узел управляется по этим параметрам.

В транспортной сети, в которой появляются заторы, недостаточно измерять только
один параметр, но необходимо классифицировать транспортный поток в выбранных
точках сети1, а также необходимо измерять так называемый «всплеск количества
транспортных средств». Последний обычно измеряется в точке входа на перекресток.
В этом случае с целью упрощения часто используется измерение занятости
индуктивной петли длиной около 30 м, которая способна оценивать степень затора.

Насыщение появляется везде там, где требования транспорта превышают
предельную пропускную способность дороги Поэтому нужно как можно точнее знать
суточную кривую распределения интенсивности движения в местах, в которых
появляются заторы. Из публикуемых до настоящего времени данных, касающихся
стратегии управления в условиях насыщения, которых, кстати, очень мало, вытекает,
что эффективность управления заметно растет со временем прогноза. Это значит, что
при управлении транспортом в условиях насыщенной сети необходимо использовать
аппарат прогнозирования, который позволит определи! ь место и скорость перехода
в состояние насыщения.

Насыщение транспортного потока

Основным требованием, предъявляемым к системе управления транспортным
потоком, является обеспечение наиболее благоприятных условий участникам в данной
сети. Целью является обеспечение хотя бы плавного движения транспортных средств
и при минимальной скорости движения. Уровень загрузки дороги на данном участке
характеризует уровень удобства движения, также называемый уровень обслуживания
(Level Of Service), создается объективно или субъективно и соответствует определенной
транспортной нагрузке. В соответствии с установленными состояниями транспортного
потока от 1 до 5, состояние насыщения транспортного потока выражается степенью 5,
когда колонна останавливается и транспортные средства движутся неравномерно.

Задачей системы управления является идентифицировать место, в котором
начинают образовываться заторы, т. е. найти точку образования насыщения.

Определение насыщения: элемент транспортной сети находится на пределе
насыщения, если любое и минимальное ухудшение транспортных условий
и/или увеличение уровня загрузки движением вызывает скачкообразное
изменение времени движения.

Типичным примером такого скачкообразного изменения является состояние
насыщения на управляемом светофорами перекрестке, где транспортное средство
должно остановиться более одного раза. В результате этого увеличивается
продолжительность остановок и вместо соответствующей части длительности цикла
оно становится равным n-кратному значению длительности цикла. Таким образом,
можно наблюдать скачкообразное изменение на участке дороги, который транспортное
средство не проходит с равномерной, хотя и малой, скоростью. Изменение проявляется
в увеличении длительности остановок в колонне транспортных средств.

Целью является опредечитъ самое вероятное появление очередей транспортных средств.
На основании ряда измерений было установлено, что насыщение транспортного потока
проявляется графически в системе координат «Использование дороги (LOV) - требование
транспорта (плотность)» в виде необратимого процесса. На рис. 2.29 показана взаимная
связь между использованием дороги и требованиями транспортного потока1. Транспортный
поток в каждый момент времени представлен одной точкой данного графика. С ростом
требований ухудшается степень использования дороги. Э го состояние выражается отрезком
линии между точками 1 и 2. В данный момент начинают проявляться транспортные
проблемы (колонны, блокировка направлений поворота и т. п.). В точке 2 потенциальная
нагрузка стала равной пропускной способности дороги. Дальнейшее повышение
требований вызывает скачкообразное изменение степени использования дороги. Крутизна
кривой между точками 2 и 3 определяется двумя факторами:

-	длительностью существования «перегрузки»,

-	значением виртуальной перегрузки.

Т прбгтянмр

Рис. 2.29 Графическое представление насыщения

Если требования становятся ниже уровня, представленного точкой 3, то система
не переходит в исходное состояние, и линия, соответствующая выходу из состояния
насыщения, находится ниже «исходной» линии, которая отражает переход в состояние
насыщения. Условия насыщения образуют кривую гистерезиса, площадь которой
определяет потери качества транспортного потока. Площадь, ограниченная линиями,
связана со степенью и длительностью перегрузки. Направление возрастающей нагрузки
соответствует движению вдоль линии 1—2, и направление уменьшающейся нагрузки
соответствует движению вдоль линии 3-5. Линии 2-3 и 5-6 являются по существу
теоретическими и с точки зрения времени они являются однонаправленными.
Предложенная стратегия управления влияет на соотношение нагрузки дороги и степени
качественного состояния транспортного потока и она может оказывать существенное
влияние на поведение всей сети.

Необходимо отметить, что насыщение, как правило, появляется в «слабых» местах
транспортной сети. В этих местах оно может возникать случайно как результат отказа
транспортного средства или происшествия, а также регулярно в результате высоких

1 Для упрощения предполагается линейная зависимость.
требований транспорта. Транспортный поток во всей сети образован взаимно
соединенными элементами. Насыщение может появиться на изолированных улицах
или узлах практически без воздействия на ситуацию в транспортной сети
(ограниченное насыщение в одной точке), или оно переносится в оставшуюся часть
системы и существенно влияет на ее функционирование (это состояние иногда
называют «гаш ренным» насыщением), причем в таком режиме необязательно, чтобы
все улицы или узлы находились в состоянии насыщения.

2.7.2	Модель задержки в транспортном узле

В данном разделе сначала рассматривается модель задержки в узле, если не
выполняются условия насыщения. В таком случае можно использовать способ
транспортно- зависимого регулирования транспортной сети. Далее отмечается
возникновение очередей, которые следовало бы постоянно оценивать и ввести
экспертное управление еще до того, как они увеличатся до такой степени, что ухудшат
условия движения транспортного потока во всей сети. Более подробный анализ
поведения узла в условиях насыщения можно найти в [37].

В теории управления транспортными потоками принципиальное значение имеет
определение задержки и длины очередей в узле или группе узлов, так как этим способом
можно оценивать выбранную стратегию управления. Транспортная задержка и длина
очередей - это основные качественные параметры оценки состояния транспортного
потока в узле и последующего определения расхода горючего и экологической нагрузки
среды в окрестности узла.

В настоящем разделе рассматриваются очереди, возникающие на перекрестках
как результат систематического процесса и стохастических составляющих.
Систематическая составляющая транспортного потока основана на аналитически
выраженной аналогии гидродинамической модели, используемой в физике. Основные
параметры транспортного потока, такие как интенсивность, скорость и плотность,
соответствуют параметрам протекающей жидкости физического вещества. Параметры
транспортного потока при использовании этой модели изменяются непрерывно
в пространстве и времени.

Стохастическая составляющая транспортной задержки на перекрестках основана
на статистическом распределении в месте подъезда к перекрестку, т. е. к стоп-линии,
и на статистическом распределении уезжающих транспортных средств, связанных
с распределением длительностей сигнала «Проезд разрешен», определяемых системой
управления.

Как уже было сказано, модель задержки транспортных средств в узле содержит
систематическую и стохастическую составляющие. Систематические составляющие
оцениваются при выполнении следующих требований:

(а)	Нулевая длина очереди в конце зеленого сигнала.

(б)	Равномерный приезд транспортных средств с крутизной q в течение цикла
длительностью с; равномерный отъезд транспортных средств с крутизной
насыщения 5 в случае образования колонны и с крутизной q после рассасывания
колонны.

(в)	Интенсивность в области приезда не превосходит пропускную способность
въезда, определенную произведением интенсивности насыщения на въезде S на
отношение эффективной длительности интервала зеленого сигнала1,
уменьшенного на 2-4 с для учета времени разгона транспортных средств в начале
зеленого сигнала и увеличенного на 2-3 с для учета проезда при желтом сигнале,
к длительное! и цикла g/c.

Принципиальная диаграмма, описывающая модель задержки и профиль очереди,
созданный на основании данной теории, показана на рис. 2.30. Площадь под кривой
представляет собой общую систематическую задержку. По этому графику можно, кроме
основного параметра, каким является средняя задержка в пересчете на транспортное средство
(общая задержка всех транспортных средств, деленная на их количество), определить и другие

важные параметры, как
количество остановившихся
транспортных средств Qs,
максимальное количество
транспортных средств
в очереди Qmax и среднее
значение длины очереди Q...

Эта модель соответствует
действительности
в диапазоне интенсивности от
малой до средней, когда
отношение интенсивности
к потоку насыщения меньше
значения 0,5. При большем
значении отношения может не
выполняться условие нулевой
длины очереди в начале
цикла.

Рис. 2.30

Систематические
составляющие
модели задержки

1 Считается длительностью зеленого сигнала.
Условие отсутствия колонн определяется по формуле

4Arizef-S

где tr - длительность фазы красного сигнала (с)
zey - эффективная длите 1ьность зеленого сигнала (с)
q - интенсивность на въезде (тр. ср./час)
S' - насыщенный поток (тр, ср./час. зел.)

Общее время ожидания ряда транспортных средств определено площадью
треугольника:

SOXY ~

2	2

qtR = Ч-tR

2(!-.у) 2(1-^

* I

Если интенсивность увеличивается, то очередь не успевает разредиться в течение
времени определенных циклов. Такое явление сначала появляется случайно как
результат отношения мгновенного значения интенсивности к потоку насыщения.
Наличие очереди в конце зеленого сигнала Qo вызывает дополнительную задержку,
которую необходимо включить в расчет общей задержки.

При дальнейшем увеличении интенсивности, когда транспортный поток переходит
в состояние образования заторов, стохастическая составляющая, способствующая
увеличению задержки, пренебрежимо мала по сравнению с систематической
составляющей образования очередей. Для создания модели таких сетей целесообразно
исходить из гидродинамической аналогии.

Рис. 2.31

Пример образования
колонн в конце
зеленого сигнала
2.7.3	Задача управления насыщенной
транспортной сетью

В работе [38] решаются вопросы влияния длинных очередей (охватывающих
несколько перекрестков) на общее время задержки. В таком случае транспортный поток
невозможно регулировать по обычным правилам с использованием обычных
алгоритмов минимизации индекса PI (Performance Index), необходимо регулировать
по минимальной длине колонн.

Все величины регулирования (длительность цикла Тс, длительность зеленого
сигнала в главном Th и в поперечном Tv направлениях) достигли своих максимальных
значений и нет никакого пространства для стандартного регулирования. Типичным
является то, что транспортное средство не проезжает через перекресток в течение
одного цикла и образуются колонны, которые могут доходить и до других узлов
и вызывают опасность блокирования всей сети. Если такие явления наблюдаются на
отдельных въездах, то речь может идти неудовлетворительном проекте и необходимо
проверить решение транспортной сети. Если такое явление наблюдается в большем
количестве точек сети, то необходимо руководствоваться следующими правилами:

(а)	Своевременная идентификация заторов

Своевременная идентификация заторов имеет принципиальное значение. Однако
ее трудно реализовать путем наблюдения с помощью мониторов. Поэтому для
идентификации заторов, как правило, используется математический аппарат (Congestion
Detection), а также алгоритмы для идентификации ДТП (Accident Detection). Эти
алгоритмы отличаются от алгоритмов для идентификации заторов (Congestion Detection)
Они работают быстрее при идентификации происшествий, но в большинстве случаев
дают большее количество ложных сигналов. Обе системы детектир звания, основанные
на использовании современных стратегических детекторов или видеокамер, являются
составной частью телематического решения транспортной проблематики.

В принципе речь идет о том, что, как правило, следят за конечной точкой
транспортного потока. Прогноз его состояния охватывает время до 15 минут. Движение
конечной точки определяет успешность регулирования. На рис. 2.32 показано движение
конечного вектора, выражающего классифицированное состояния транспортного потока
от 1 до 5, и далее ере знюю скорость транспортного потока. В данном случае в момент
времени 1 уровень загрузки составляет 3, 4 и скорость равна 32 км/ч. В следующий
момент времени, который выбирается со сдвигом 5 минут, состояние транспортного
потока улучшилось (3,2; 40). Если необходимо увеличить чувствительность наблюдения
за изменениями транспортного потока, то целесообразно использовать среднее
квадратическое отклонение для оценки прогнозируемых и действительных значений.

(б)	Реакция на местные заторы

Если заторы образуются в одной или нескольких точках транспортной сети А
и в соседней области Б имею гея более благоприятные условия, то целесообразно перевести
часть нагрузки из области А в область Б. Для этого используются методы, исходящие из
эвристических знаний экспертов, как «soft computing» (мягкое вычисление - в большинстве
случаев управление с нечеткой логикой) или экспертные системы, описанные ниже.

Кроме того, для более равномерной нагрузки транспортной сети используются
телематические системы, например, информации перед поездкой (Интернет) или
информации во время поездки (информационные табло).
фу2

км/час)

Ф = ЦФА.,Фу2)

Рис. 2.32. Вектор,
характеризующий состояние
транспортного потока
в рассматриваемом сечении

(в)	Реакции на заторы во всей сети

В случае перегрузки транспортной сети образуются колонны в ряде точек
в соответствии с рис. 2.33. В таком случае, когда уже нет резерва в виде параме тров
регулирования, необходимо как раз использовать системы экспертного управления,
а именно, методику управления в зависимости от очередей отдельно или в комбинации
с управлением по скорости (градиенту) нарастания колонны. Величиной, которая
вступает в процесс регулирования, является относительная длина очереди 4% Y (%),
определяемая по формуле:

•100

где: 1Х у ~ расстояние от стоп-линии к следующему узлу;

Qx Y ~ Длина колонны в направлении lx у

Относительная длина очереди должна быть всегда меньше 100% для того, чтобы
колонна не доходила до предыдущего перекрестка.

Экспертное управление в этом случае заключается в слежении за множеством
переменных длин очере, тей на сети улиц и за градиентом их роста р. Последний определен
эвристически, например, 10% в данном интервале времени. Условие, по которому можно
формулировать правила экспертного управления, определяется следующей формулой:

Qxy ~pQx.y - °

Из формулы вытекает, что для быстро растущей очереди в данном направлении
необходимо применить правило, которое, например, вызовет увеличение длительности
зеленого сигнала в данном направлении и тем самым воспрепятствует заполнению
предшествующего перекрестка.
(г)	Реакция на ДТП в любой точке сети

Принципы отклика экспертной системы такие же, как и в предшествующем случае.
Это означает, что на основании наблюдения транспортных происшествий в данной
сети и на основании наблюдения реакций на эти происшествия создаются базы данных
для типичных ситуаций, которые вводятся в базу данных экспертной системы, см
следующий раздел.

2.7.4	Экспертные системы

Под понятием экспертная система подразумевается компьютерная программа, которая
моделирует процесс принятия решений эксперта при решении сложных задач
и использует надлежащим образом закодированные и выраженные в явном виде
специальные знания, полученные от эксперта, с целью достижения высококачественны?
решений в заданной проблемной области. Однако целью экспертных систем является
не простое копирование поведения эксперта (включая ошибки), а достижение наилучших
реакций на реальные данные. В области транспорта речь в большинстве случаев идет
об управлении процессом выявления дорожных происшествий.

Экспертная система, как правило, состоит из трех основных частей: база знаний, база
данных и управляющий (решающий) механизм.

База знаний - содержит знания эксперта по данной проблематике. В отличие от
обычных программ, у которых данные имеются в неявном виде, база знаний
содержит данные в явном виде. В эту базу должны входить как основные знания,
так и знания эвристические14 (знания, которые невозможно доказать, эксперт
их получил в результате продолжительной работы в данной области и знает,
что они ему часто помогают при решении аналогичных проблем). Знания
эксперта не имеют статический характер, а постоянно развиваются.
Естественным требованием, предъявляемым к базе знаний, является высокая
степень модульности и наглядности. База знаний имеет характер общего
правила для поинятия решений.


Рис. 2.34 Блок-схема экспертной системы

База данных - содержит даные для данного конкретного случая. Эта база, как правило,
пользователем заполняется последовательно в режиме диалога и с помощью
компьютера. В принципе она может быть образована как прямыми ответами
пользователя, так и значениями, отсчитанными автоматически с измерительных
приборов или из программ при ручном управлении.

Механизм управления - на основании базы знаний и базы данных создается модель
системы. Механизм управления выбирает проблему, решение которой даст
наибольшее количество сведений для уточнения модели. Модель представляет
текущее состояние решения проблемы и может изменяться двумя способами:
— путем добавления новых данных в базу данных (в результате этого
расширяется база данных и модель становится более реальной),
— путем получения новых знаний на основании реальной модели.

Управляющий механизм - это, в большинстве случаев, простой аппарат,
действующий, например, на базе булевой логики. Это выгодно тем, что
в отличие от базы знаний или базы данных речь идет о совершенно
универсальном подходе, который не меняется в зависимости от других областей
использования.

Возможности использования процессов и видов техники искусственного
интеллекта являются предметом обзорной статьи [48]. Качественное моделирование
используется для прогноза нестандартных состояний и для управления перекрестками
в г.Валенсии [49]. В работах [50] и [51] авторы описывают дополнение качественной
модели данными времени.

1 Пример базы знаний по транспортной проблематике (речь идет о точных и эвристических правилах):
1) если интенсивность больше 15 и скорость меньше 50, то транспорт имеет степень 4;

2)	если степень на улице Легерова имеет значение 4 и на улице Ечна - степень 5,
то длительность зеленого сигнала следует увеличить на Dt;

3)	если длина очереди больше 150 м, если сегодня понедельник и первая половина дня
то следует использовать вариант TACTIC I.

4)	
В отличие от всех видов управления (зависящее от состояния транспортного потока,
адаптивное), которые разрабатываются исключительно транспортным инженером,
в данном случае оператор является не только пассивным пользователем, но и соавтором
решения, так как он укладывает в пустую базу знаний свой опыт и, тем самым, он
определяет поведение всей системы.

Заполнение базы знаний осуществляется следующим образом:

1.	Оператор в сотрудничестве с транспортным инженером определяет свое
представление о работе системы в виде совокупности правил:

ЕСЛИ < условие (1)> ТО <решение (1)>

I ( ЛИ < условие (п)> ТО <решение (в)>

2.	На вход алгоритма подается множество испытательных примеров.

3.	Решения, принятые ЭВМ, сравниваются с решениями эксперта. Если обнаружено
несоответствие, то весь процесс повторяется, начиная с пункта 1.

Если модуль управления ввести в данной простой форме, то он будет вызывать
частные изменения регулируемых параметров под воздействием случайных
флюктуаций транспортного потока. Такого явления можно избежать путем
использования следующих средств:

—	фильтрация входных сигналов,

—	введение гистерезиса в функции переключения,

-	введение минимального интервала времени между двумя переключениями
сигнальных планов.

Слишком сильная фильтрация типа показательного убывания или типа скользящего
среднего, которая сильно подавляет стохастические составляющие сигнала, является
невыгодной в том смысле, что она замедляет реакции системы на внезапные изменения
транспортной ситуации, вызванные транспортными эксцессами.

Гистерезис можно определить значением, на которое должно состояние
транспортного потока отклониться от установившегося значения для того, чтобы
вызвать изменение параметров управления. Следующим методом снижения уровня
шума и повышения устойчивости всей программы является метод использования
данных от нескольких датчиков. В самом простом случае речь идет о расчете среднего
значения данных от нескольких датчиков. Эти датчики должны быть, само собой
разумеется, тесно связаны друг с другом. На практике речь может идти о параллельных
полосах движения одного перекрестка.

Архитектура экспертных и «мягких» систем

Экспертные системы1 поставляются в разном исполнении и отличаются друг от
друга практически только комфортом для потребителя. Кроме вышеуказанных систем

1 Следует отметить, что понятие экспертная система имеет два значения. В более широком
смысле этим термином обозначаются универсальные программы, которые после их дополнения
конкретными правилами позволяют моделировать решения эксперта, и-в более узком смысле
— математические приемы, основанные в большинстве случаев на методах математической
статистики, которые используются для реализации таких программ.
Рис. 2.35 Архитектура нейронной сети и нейронного нечеткого регулятора

используются и другие средства, назначением которых является имитирование
действий оператора, т. е. управлять «более мягко» по сравнению со стандартными
регуляторами. Для иллюстрации на рис. 2.35 схематически показана архитектура
типичного представителя алгоритмов данного класса — нейронного нечеткого
регулятора.

2.7.5 Управление с помощью нечеткой логики

Довольно широко начинает использоваться нечеткая логика для управления
транспортным потоком на уровне узла, см. раздел 2.3.1. Ввиду того, что поведение
транспортного потока имеет не только стохастический, но и выразительно нелинейный
характер, для классификации транспортного потока используется метод нечеткой логики.
Относительно редко публикуются результаты работы регуляторов, управляющих
транспортной сетью и основанных на использовании нечеткой логики несмотря на то,
что их использование является очень эффективным именно в этой области.

В [43] описан способ управления транспортными потоками с помощью
самоорганизующегося алгоритма, который для более низкого уровня использует
нечеткую логику. Методика оценки транспортных ситуаций в сети автомагистралей при
использовании нечетких классификаторов описана в работах [42] и [44]. Для описания
транспортного потока на автомагистрали в большинстве случаев используются
макроскопические модели, которые являются сильно нелинейными. Эти модели
с модификациями могут быть использованы и для создания модели городской
транспортной сети. На основании экспериментов было определено, что даже малое
нарушение потока городского транспорта может немедленно вызвать затор - эффект
катившегося снежного кома. Это явление можно объяснить взаимной связью физической
основы транспортного потока и мгновенной реакции водителей на возникшую
транспортную ситуацию. Своевременное выявление случаев неустойчивости дает
возможность принятия мер по регулированию как в точках въезда на магистраль (ramp
metering), так и непосредственно в области главного потока на автомагистрали (RLTC).
В статье [42] распределенные устройства управления городской сетью оснащены
системой правил нечеткой логики, которые позволяют изменял» длительность цикла,
состав фаз и временной сдвиг в зависимости от состояния транспортного потока. В данной
статье также описаны довольно оптимистические результаты моделирования сети размерами
3x3 узлов. Несмотря на это, необходимо подчеркнуть, что «мягкое» регулирование имеет
значение только тогда, когда ситуация не близка состоянию насыщения.

В отличие от некоторых работ, в которых осуществлено моделирование нечеткого
регулятора на уровне узла, в работе [45] были опубликованы первые результаты
использования системы в Канаде с целью управления несколькими перекрестками,
описанные в следующем разделе.

Британская Колумбия, Канада

Министерство транспорта провинции Британская Колумбия стало инициатором
исследований и последующего практического использования нечеткого управления
группой перекрестков [52]. Использование нечеткой логики на первом этапе служило
анализу транспортных данных в многоразмерном пространстве состояний путем
использования метода fuzzy-clustering - нечеткой кластеризации. Последний дал
возможность представить состояния транспортного потока в виде сопряженных образцов,
причем эти образцы автоматически идентифицировались с помощью нечеткого нейронного
алгоритма. Для каждого образца предусмотрена система предварительно рассчитанных
сигнальных планов, которые в заранее заданные интервалы времени вводятся в устройства
управления. Существенное улучшение характеристик регулирования обеспечено
краткосрочным и долгосрочным прогнозом состояния транспорта.

Для столь остроумной программы пришлось приспособить и транспортные
устройства управления, т. е. контроллеры фирмы Peek MDM100. Начиная с 1993 года,
нечеткая технология испытывалась в более чем 16 городских коридорах, начиная с 1995
года, стало использоваться устройство, работающее в автономном режиме (без прогноза),
которое автоматически изменяло сигнальные планы. По сравнению с системой
фиксированных интервалов времени среднее время ожидания сократилось на 25 %.

В апреле 1996 г. в городе Денкен в Британской Колумбии была пущена в эксплуатацию
первая динамическая система управления пятью перекрестками. Речь идет о динамическом
адаптивном устройстве, и оказывается, что в часы пик, когда обычное динамическое
управление из-за высокой и почти постоянной интенсивности движения дает, как правило,
малую экономию по сравнению с системой с фиксированными интервалами времени,
в данном случае дополнительная экономия времени доходит до 15 %.

Вышеописанный метод управления, опубликованный в 1998 году, очень близок
к методу, разработанному в работе [53] для города Праги. Идея такого способа
управления и практические эксперименты были опубликованы уже в 1996 г. Видимо
работы в Чешской Республике и Канаде проводились одновременно.

2.8 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

К УПРАВЛЕНИЮ НА УРОВНЕ
КОМПЛЕКСА

Концепция управления транспортными потоками на уровне комплекса, в оглпчие от
существующих в настоящее время представлений об управлении транспортными потоками,
основана на использовании светофоров в комплекте с телематическими системами. При
разработке таких систем, которые должны управлять транспортными потоками в пределах
городской агломерации, необходимо исходить из архитектуры телематических систем,
создание которых должно предшествовать собственной реализации. Управляющие
компьютеры на уровне комплекса в этом смысле являются контроллером и координатором
всей сети на уровне макроуправления и они непосредственно не управляют светофорами.
Они далее имеют незаменимую роль интегратора транспортного менеджмента, когда
в систему управления включен ряд других подсистем (статический транспорт,
экологические мероприятия, специальные транспортные режимы и т. д.). Незаменимую
роль имеет также транспортный эксперт, который на основании подробного анализа
возможных состояний транспортной сети, располагает заранее подготовленными
сценариями мероприятий (экспертная система) и с ним связанные заранее подготовленные
параметры управления. Для повышения эффективности управления нужна обратная
информация об эффективности вмешательства при регулировании, которую можно
получить на основании измерения и математической обработки транспортных данных.
Постоянно растущее значение в области городского менеджмента приобретает система
видеоотслеживания, особенно в связи с автоматической оценкой ДТП и заторов. Пример
транспортной системы, созданной по описанной концепции, дан на рис. 2.36.

Преимуществом такого контрольного подхода является то, что он не предъявляет
жестких требований к математическому аппарату по сравнению со сплошным полным
управлением в реальной шкале времени. Кроме того, по сравнению с системой
управления онлайн типа SCOOT данная система является более устойчивой и менее
склонной в возникновению ошибок в результате перебоев или отказов линии связи.

Основные исходные требования, предъявляемые к разрабатываемому решению
системы управления транспортными потоками, следующие:

-	основой является эффективное определение текущего потока и его прогноз,

-	необходимо учитывать всех участников дорожного движения и осуществить учет

всех существующих устройств, например, светофоров, у которых следует
определить длительность цикла, структуру фаз и т. п.,

-	для внедрения оборудования, действующего на площади, при одновременном
использовании местного управления с контролем участка. На уровне участка

Рис. 2.36

Главный центр
управления
транспортными
потоками в Праге
можно в качестве параметров задавать граничные условия городского
транспортного плана (параметры, независящие от транспорта),

-	необходимо определить телематические подсистемы и этапы, на которых они
будут участвовать в управлении городским транспортом,

—	концепция должна быть модульной и должна допускать внесение изменений
и дополнений,

-	каналы связи должны обеспечивать интегральную передачу сигналов звука,
видеосигналов и данных, в большинстве случаев, в цифровом виде,

—	система должна давать возможность квалифицированной оценки текущего
состояния транспорта и кратковременного прогноза его состояния в течение
нескольких минут (десятков минут),

необходимым является автоматическое определение местоположения ДТП
и заторов (Incidents and Congestions Detection).

Проект приоритетной стратегии с учетом городского общественного транспорта
при решении вопроса транспортной ситуации в крупных городах рассмотрен в работе
[41], в которой решаются общие вопросы направления транспортных потоков
в крупных городах.

Составной частью современной системы управления транспортом являются не
только светофоры, но и другие телематические системы, краткий перечень которых
дан в нижеследующих разделах.

2.9 ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ
ТРАНСПОРТНЫМ ПОТОКОМ

Транспортным потоком можно управлять тремя способами'.

—	остановкой;

-	изменением параметров движения;

-	информацией и изменением направления движения.

В городских системах управления используются все три вышеуказанных способа,
и поэтому они будут описаны ниже.

2.9.1	Управление путем остановки транспортных
средств

Принцип управления путем остановки транспортных средств является основой
управления транспортными потоками в городах. Типичным ддя этого способа является
управление посредством светофоров. При сигнале «Проезд разрешен» транспортное средство
едет и при сигнале «Проезд запрещен» - останавливается. Управление путем остановки
имеет свои ясные правила, и нарушение запрета движения при красном сигнале наказывается.
Для обеспечения максимальной безопасности водителей наличие красного сигнала
контролируется и при его отсутствии система управления, т. е. в большинстве случаев
контроллер, переходит в режим мигающего желтого сигнала по стандарту HSN 36 5601.
Кроме светофоров в качестве исполнительных элементов ддя остановки транспортных
средств могут использоваться и управляемые дорожные знаки «Въезд запрещен; >, светофоры
для движения по полосам или механические препятствия — шлагбаумы.
Существенным недостатком управления путем остановки является ухудшение
экологических условий, вызванное тем, что кинетическая энергия транспортных
средств теряется при остановке и снова восстанавливается при разгоне транспортного
средства. При торможении энергия теряется, а при ускорении необходимо энергию
возместить повышением мощности двигателя.

2.9.2	Управление путем изменения характеристик
движения

Управление путем изменения характеристик движения транспортных потоков
заключается в том, что транспортное средство не останавливается, но изменяет
параметры своего движения, как, например, скорость на основании знака «Ограничение
максимальной скорости» или транспортное средство по приказу движется по указанной
полосе. Для этого используются знаки «Обгон грузовым автомобилям запрещен». Этот
способ управления используется не только для гармонизации транспортного потока при
управлении движением по полосам автомагистралей, но он имеет большое значение
и в городских системах защиты, когда ограничение максимальной скорости вводится
перед опасным поворотом или водитель получает информацию о другой опасности.

Исполнительными элементами в этом случае явпяются управляемые дорожные
знаки на базе световодов или светодиодов. Эти знаки реагируют с нужной скоростью
на изменяющиеся параметры транспортного потока. Эффективность таких систем
получает высокую оценку, так как динамические изменения сильнее воспринимаются
водителями и, следовательно, ими соблюдаются.

2.9.3	Управление информацией и направлением
движения

Третья категория управления транспортным потоком основана на изменении его
маршрута движения. Этот способ управления все чаще используется в городах из-за
перегрузки дорог, когда путем направления транспортного потока можно обойти место,
в котором образуются заторы. В эту категорию управления входит:

Управление информацией	а) индивидуального транспортного средства;

б) транспортного потока;

Управление направлением движения в) индивидуального транспортного средства;
г) транспортного потока.

Следовательно, информационные и направляющие системы подразделяются
в зависимости от того, если они расположены в отдельных транспортных средствах, когда
они управляют только отдельными транспортными средствами, или если они расположены
рядом с дорогой, когда они действуют на весь транспортный поток. Ввиду того, что речь
идет о широко распространенных приложениях телематических систем, которые
в течение длительного времени испытывались в разных странах, при их описании
используются английские сокращения, см. перечень принятых сокращений в начете книги:
— Информационная система, воздействующая на транспортный поток: TFIS (Traffic

Flow Information System).

— Информационная система в индивидуальном транспортном средстве: VICS
(Vehicle Information and Communication System).
-	Направляющая система, воздействующая на транспортный поток: TFNS (Traffic
Flow Navigation System).

-	Направляющая система в индивидуальном транспортном средстве: VNCS (Vehicle
Navigation and Communication System).

Принципиальная разница заключается в том, что при управлении информацией
водитель в случаях а) и б) получает информацию о транспортной ситуации или
о транспортных происшествиях на его пути, и вариант, который он принимает, зависит
только от его воли. При управлении направлением движения по варианту г) транспортные
средства направляются принудительно на новую трассу, которую они должны принять.
В случае направления индивидуального транспортного средства по варианту в) водитель
может от предложения отказаться. Практические результаты некоторых европейских
проектов показывают, что комфортабельность поездки существенно меняется в том
случае, если 10-15 % водителей использует альтернативные маршруты. Более подробное
описание дано в разделах, посвященных информационным и направляющим системам.

Информация о транспортной ситуации передается в индивидуальное транспортное
средство в речевом виде или в виде надписи на дисплее радиовещательного приемника.
В качестве исполнительных элементов информационных систем, воздействующих на весь
транспортный поток, используются устройства текущей информации, как правило, в виде
информационных табло. Для управления индивидуальным транспортным средством путем
направления используются пассивные или активные системы, которые описаны ниже.
Пассивные системы не нуждаются в связи с вышестоящей системой управления
и, следовательно, они могут реагировать на мгновенное состояние транспортного потока.
С другой стороны, активная система требует капиталовложений в инфраструктуру, однако
она предоставляет высокий комфорт получения реальной информации.

В случае направления транспортных средств последние наводятся на трассы
управляемые запрещающими и предписывающими знаками. Этот способ управления
предъявляет жесткие требования к техническому оснащению, так как он нуждается
в обозначении обходного маршрута движения по всей ее длине. В случае направления
в городской агломерации необходимо согласовать и программы светофоров с возможным
изменением пунктов отправления и назначения О-D1 и маршрут оборудовать
управляемыми дорожными знаками.

2.9.4	Информационная система, воздействующая
на весь транспортный поток

TFIS (Traffic Flow Information System) - пример в районе тоннеля Тешнов

Пилотным проектом, использующим информацию, передаваемую водителю от
центра управления движением с помощью информационных табло, расположенных
рядом или над проезжей частью улицы, явилась установка шести таких устройств
в районе реконструированного тоннеля, рис. 2.37. Информационные табло с тремя
строками алфавитно-цифрового текста дают водителю с достаточным опережением
информацию типа «Тоннель закрыт» и, тем самым, возможность выбрать оптимальный
маршрут движения по его усмотрению. Надписи можно дистанционно автоматически
или вручную модифицировать из центра управления.

Матрица О-D (Origin-Destination Matrix) — это матрица, описывающая пункты отправления
и пункты назначения транспортных средств.
Существенным является
то, что форма надписи
подверг ается стандартизации на
европейском уровне для того,
чтобы ее качество и содержание
были унифицированы
в пределах всей Европы.
Стандартизацией занимается
техническая комиссия CEN/
ТС 278 - см. раздел «Процесс
стандартизации», где дано
определение протокола
ALERT С и далее ALERT Plus.
Для обеспечения связи в Праге
была использована сеть
радиомодемов, причем очень
часто используется i ехвика GSM
и передача коротких сообщений
SMS. Информационные табло

отличаются друг от друга
Рис. 2.37 Информационное табло в районе	в зависимости от способа

тоннеля Тешнов	использования: одна технология

или шрифт используются для
городских улиц с ограничением максимальной скорости до 50 км/ч и другие для
автома! истралей с максимальной скоростью 130 км/ч.

Степень соблюдения водителями рекомендаций управляемых дорожных знаков
исследовалась на автомагистрали А9 Нюрнберг — Мюнхен в зоне пересечения
с автомагистралью А92 Фелдмохинг - Деггендорф [47]. Ситуация отображена на рис.
2.38. В случае, когда информационные табло, установленные на подъезде к Нюрнбергу
и Деггендорфу, не действуют, в направлении к Мюнхену из обоих направлений движется
65 % машин. После включения информации о том, что в направлении к Мюнхену
образуются заторы, 10 % водителей, приезжающих от Нюрнберга, и 10-15 % водителей,
приезжающих от Деггендорфа, сворачивают с автомагистрали в Нюрнберг и дают
предпочтение более длинной, но более свободной трассе А92 в направлении Фелдмохинг.

2.9.5	Информационная система в индивидуальном
транспортном средстве

Следующей телематической системой, которая может содействовать
перераспределению транспортной нагрузки, является система VICS (Vehicle
Information and Communication System), которая реализуется следующими способами:

-	радиовещание (речевое, RDS-TMC, DAB),

-	GSM (WAP, SMS).

Речь идет о существенном источнике информации, который может способствовать
повышению качества транспортных потоков в юродах. Очевидна тенденция
предоставлять водителям сплошную информацию о транспортных проблемах
посредством радиопередачи «Зеленая волна», но используются и системы

ВЁй

2 Т1 ЛЕМАТИЧЕСКИБ СИСТЕМЫ В ГОРОДАХ

145
Рис. 2.38 Влияние информационных табло, информирующих о заторах, на
перераспределение транспортных потоков

распространения локальной информации, к которым относится передача RDS-TMC.
Информация, полученная с помощью мобильных телефонов, может быть полезной во
время поездки или при выборе маршрута движения. Система WAP может передавать
на дисплей телефона и участки карт с заторами, что облегчает выбор альтернативного
маршрута движения, рис. 2.39.

2.9.6	Информация перед поездкой

Исследования показывают, что существует большой спрос на информацию перед
поездкой. Она дает возможность выбрать альтернативные маршруты поездки или
другое время поездки. Современные транспортные центры уже оборудованы
интерфейсом, способным передавать текущую информацию серверу Интернета.
Важно, чтобы информация была качественной и достоверной.

Пример использования Интернета для получения информации перед поездкой
показан на рис. 2.40.

В пунктах с большей концентрацией населения можно повысить качество
транспортного обслуживания путем создания справочных киосков, где можно получить
информацию о текущем состоянии транспорзной системы, а также информации об
использовании разных видов транспорта.

2.9.7	Направляющая система,
воздействующая на транспортный поток

Транспортный поток направляется с помощью дорожных знаков TFNS (Traffic Flow
Navigation System). Речь идет о запрещающих и предписывающих знаках, однако можно
использовать знак отклонения (табло направления с указанием объезда). Благодаря
использованию запрещающих и предписывающих знаков, водители обязаны выполнять
действия, предписанные знаками.

При управлении транспортными потоками в городе направляющие системы
используются при регулярном закрытии определенных областей или участков, причем
весь транспортный поток направляется на другую трассу. Примером может быть
закрытие городского тоннеля в связи с проведением профилакгических работ.

Кроме изменения маршрута движения транспортного потока можно на городских
скоростных дорогах можно осуществлять и управление путем остановки, для чего
используются запрещающие и предписывающие знаки «Ограничение максимальной
скорости» и «Обгон грузовым автомобилям запрещен». Эта система линейного
управления (RL.TC) более подробно описана в главе III.

2.9.8	Направляющая система в индивидуальном

транспортном средстве

Распределение транспортных потоков и маршруты движения обеспечивают

Рис. 2.39

и навигационные системы, которыми в настоящее
время оборудованы многие автомобили. В го время,
как пассивные системы не дают возможности
влиять на маршруты движения транспортных
средств, активные системы могут информировать
водителя о проблемах и на основании его
требования могут определить новый маршрут.
Также используются централизованные системы,
которые оптимизируют маршрут движения
в центре управления.

Навигационная система с CD-ROM: Широко
распространенной системой является CD-ROM
с дисплеем в транспортном средстве с картой страны
или планом города в запоминающем устройстве
компьютера. Водитель указывает цель своей
поездки, и транспортное средство на основании
данных GPS о его текущем местоположении и по
цифровой карте направляется в место назначения по
оптимальной, в большинстве случаев, наиболее
короткой трассе. Поскольку речь идет о пассивной
системе, маршрут не оптимизирован с учетом
текущих транспортных условий.

Навигационная система с CD-ROM + RDS-TMC:

Возможности передачи WAP

Пассивная система с CD-ROM
дополнена информацией
о транспортном потоке,
передаваемой через транспортный
канал ТМС. Водитель получает
информацию о транспортных
проблемах и имеет возможность
задать другой маршрут, который
обходит места с транспортными
проблемами.

Рис. 2.40

Информация о состоянии
транспортной системы
в Интернете
Централизованные навигационные системы: Для направления транспортных
средств в реальном времени используются интерактивные навигационные
системы, которые периодически предлагают водителю оптимальный маршрут
поездки. Для связи с транспортным средством используется система связи
малой дальности действия DSRC с передатчиком, расположенным у дороги.
Также используются передачи по системе GPRS и перспективно предполагается
использование и системы LTMC. Вышестоящая вычислительная система
предоставляет транспортным средствам оптимальные маршруты
и обеспечивает их оптимальное распространение.

2.10 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Городская телематическая система является несомненно одной из наиболее
сложных систем управления транспортными потоками. При ее реализации необходимо
поступать, как было уже неоднократно подчеркнуто, обдуманно и всегда на основании
разработанной архитектуры системы. Во многих случаях понятие архитектуры
сводится только на аппаратную конфигурацию системы. Однако намного важнее
является создание функциональной архитектуры, которая описывает требуемые
функции системы и взаимные связи отдельных телематических подсистем.
Следующим шагом является создание информационной архитектуры, так как заранее
должно быть известно, какая информация будет использоваться и куда она будет
направляться. Только на основании такой объектно-ориентированной модели можно
создать и структуру связи.

Для разработки архитектуры существует несколько хороших примеров. Указать
можно, например, [54] и [55]. Одновременно необходимо обратить внимание на
научно-исследовательский проект Министерства транспорта и связи Чешской
Республики на период 2001-2005 гг., который непосредственно касается разработки
национальной архитектуры телематических систем.

Составной частью телематического менеджмента являются и системы городского
пассажирского общественного транспорта, которые описаны в следующих главах.
ГОРОДСКОЙ
ПАССАЖИРСКИЙ
ОБЩЕСТВЕННЫЙ
ТРАНСПОРТ

3.1	Введение.....................2

3.2	Городской общественный
транспорт и телематика............4

3.3	Обеспечение приоритетного
движения городского
общественного транспорта.........12

3.4	Транспортные средства
с правом преимущественного
проезда..........................30

3.5	Средства оказания

помощи инвалидам............33

3.6	Стандарты	_

и экологические правила.....33

3.7	Заключение..................35
3.1	ВВЕДЕНИЕ

Городской общественный транспорт является основным видом транспорта
в больших городах. Например, история развития общественного пассажирского
транспорта в г. Праге насчитывает более 120 лет. Первый трамвай, движущийся
с помощью лошадиной тяги - «конка», прошел по улицам Праги 23-го сентября 1875
года В 1897 году было организовано первое в стране городское транспортное
предприятие: «Электрические заводы королевской столицы Праги».

В 1997 г. был проведен опрос 1 000 жителей г.Праги, при котором был поставлен вопрос:
«Какие транспортные средства они предпочитают?»[56]. Результаты этого опроса показали,
что наибольшее количество голосов (44 %) получило метро, трамвай получил 26 % голосов
и автобус получил 8 % голосов. Существенное количество опрошенных (22 %) однозначно
предпочитают использовать в качестве транспортного средства личный автомобиль.

Большое значение городского пассажирского общественного транспорта для
поддержки мобильности населения в городах является очевидным. Однако в последние
годы наметилась тенденция снижения популярности городского пассажирского
транспорта общего пользования. Уровень использования населением городского
пассажирского общественного транспорта за последние пять лет уменьшился на 18 %,
что равнозначно снижению числа пассажиров на 780 000 чел. Все большее предпочтение
отдается индивидуальным транспортным средствам, что приводит к перегрузке улиц
и дорог движением и к ухудшению состояния окружающей среды города. Аналогичные
тенденции проявились после объединения Германии, когда, начиная с 1989 года,
вследствие повышения использования личных автомобилей, количество пассажиров на
городском транспорте общего пользования уменьшилось на 20-50 %.

Повышение привлекательности городского пассажирского общественного
транспорта - это одна из долговременных целей транспортной политики администраций
больших городов мира. Для достижения данной цели применяются системы управления,
использующие телематические технологии, которые должны обеспечивать:

•	регулярность работы городского пассажирского общественного транспорта, т. е.
минимизацию задержек и опозданий в работе общественного транспорта на
каждом маршруте;

•	приоритет развития городского общественного транспорта;

•	высокий уровень информированности населения о расписании движения
и о возможности пересадки на другой вид транспорта;

•	обеспечение оперативной текущей информация на остановках и в транспортных
средствах городского общественного транспорта.

Развитие пассажирского транспорта является жизненно небходимым в первую
очередь для городов и населенных пунктов, где проживает 80 % жителей Европейского
Союза [58]. Как показывает опыт ряда городов Европы и других континентов, качество
транспортного обслуживания не определяется только экономикой страны и с ней
связанными соответствующими дотациями, оно также определяется качеством
системной концепции функционирования и развития городского пассажирского
общественного транспорта [57].

Системная модель городского общественного транспорта имеет не только
внутренние связи, но также внешние системные связи. Рассмотрим особенности этих
связей.
Внешние системные связи

Главные внешние системные связи определены планом районной планировки,
в котором часто располагаются новые зоны проживания во все более удаленных
пригородных районах в то время, как в центре города вместо жилой застройки создаются
места для новых возможностей работы. Транспортное обслуживание отдаленных жилых
районов, с точки зрения городского общественного транспорта, становится более дорогим
и малоэффективным. Внешние системные связи касаются и инфраструктур культуры,
здравоохранения и других инфраструктур города. Кроме того, они подвержены влиянию
транзитного транспорта в том случае, если недостаточна пропускная способность
внешних транспортных путей. Транзитный транспорт оказывает отрицательное влияние
на работу городского общественного транспорта. Важным внешним фактором является
также экономическая доступность индивидуальных транспортных средств.

Внутренние системные связи

К внутренним системным связям, которые определяют качество
и привлекательность городского общественного транспорта, относятся, прежде всего,
отношения между индивидуальным, рельсовым и автомобильным транспортом. Эти
отношения и динамика их взаимодействия показаны на рис. 3.1.

Рис. 3.1

Неблагоприятное влияние роста числа индивидуальных транспортных средств

на эффективность работы городского общественного транспорта [57]

Из рисунка видно отрицательное влияние роста числа индивидуальных транспортных
средств на популярность и притягательность общественного транспорта. Мы в этом
примере исходим из ситуации, когда большое количество автомобилей приводит
к частому образованию заторов, а следовательно, и к снижению привлекательности
наземного городского общественного транспорта. Несмотря на то, что задержки
оказывают отрицательное влияние как на владельцев индивидуальных автомобилей,
так и на работу общественного транспорта, автомобиль предоставляет пассажирам
и водителям более комфортные условия, дает возможность выбора индивидуального
варианта маршрута движения и, следовательно, пассажир в автомобиле автоматически
имеет более выгодное положение, чем пассажир общее гвенного транспорта.
Вследствие уменьшения интереса к наземному городскому общественному транспорту
вводят более длинные интервалы движения, вследствие низкой занятости повышается
отношение расходов к доходам и в результате этого, растет стоимость проездных билетов.
Таким образом, цепь обратной связи замыкается, в резу-|Ц,тате чего индивидуальный транспорт
становится более эффектным и им пользуется все большая часть населения городов. Для того
чтобы нару[пить эти негативные обратные связи, должны использоваться новые транспортные
технологии, в применении которых основное место занимают средства телематики

3.2	ГОРОДСКОЙ ОБЩЕСТВЕННЫЙ

ТРАНСПОРТ И ТЕЛЕМАТИКА*™»,,^™,

Известно, что повышение интереса к использованию общественного транспорта
непосредственно связано с повышением пропускной способности сети улиц и дорог
города для городского общественного транспорта, с эффективной информацией
о маршрутах движения, с повышением возможности использования различных видов
городского общественного транспорта, с обеспечением высокого уровня безопасности
пассажиров и с упрощением оплаты за проезд.

3.2.1	Информация для пассажиров

Было выполнено ряд исследований эффективности предоставляемой пассажирам
информации перед поездкой и во время поездки. В данной главе рассматривается
подход в рамках проекта ROMANSE, который показывает эффективность
использования телематики в городском пассажирском транспорте. Положительное
воздействие имеет информация, которая передается пассажирам в транспортных
средствах общественного транспорта с помощью информационных табло или голоса.

3.2Л.1 Высшая форма организации работы

ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА - ROMANSE

Достоверная информация получаемая пассажирами имеет большое значение для
повышения популярности общественного транспорта. Данное утверждение было
проверено в ряде городов и в ряде проектов. Одним из самых значительных был проект
ROMANSE, в реализации которого принимали участие общественный и частный
секторы Великобритании [60]. На первом этапе проекта в системе принимали участие
жители графства Гэмпшир (1,2 млн. чел.), города Саутхемптон (население 270000 чел.)
и сотрудники фирм Simens GB, ВВС, Ford Motor Company. Результаты этого проекта
были использованы в ряде городов на следующем этапе проекта.

Основой функционирования всей городской транспортной системы, которая включала
в себя не только городской общественный транспорт, но и систему управления движением
в целом в городе, было создание стратегических информационных баз данных о транспорте,
которые включали в себя и базу географических данных. Существенным является то, что
информация имела мультимодальный характер, так как она формировалась не только из
данных измерений режимов движения транспортных потоков, но и из данных опроса
пассажиров или сотрудников полиции, включая информацию, полученную с помощью
видеокамер. Была включена информация о наличии мест на автомобильных стоянках,
мест ах проведения строительных рабог, о временном закрытии проезда для транспортных
средств и т. п. Весь этот массив информации был обработан разными методами и введен
в единую базу данных, которая была доступна потребителям различного уровня. Вся эта
информация поступала в Центральный Городской Информационный Центр контроля за
движением транспорта (Multimodal Traffic ard Travel Information Centre - TTIC).

Стремление повысить привлекательность общественного пассажирского
транспорта развивалось по трем направлениям.

STOPWATCH: автоматическая регистрация проезда автобусов и информационная
система для пассажиров.

Терминалы TRIPLANNER: обеспечение информаций о маршрутах движения
различного вида общественного транспорта и предоставление рекомендации
при выборе маршрута поездки с помощью компьютера при использовании
различных видов транспорта для достижения цели поездки.

SCOOT: система управления на маршруте, обеспечивающая приоритет проезда
общественному транспорту на регулируемых светофорами перекрестках.

Основной задачей введения системы STOPWATCH было предоставление пассажирам
достаточного объёма информации о соблюдении водителями автобусов расписания
при движении по маршруту. Для этого была использована система автоматического
определения положения автобусов (AVI - Automatic Vehicle Identification), система
прогнозирования их прибытия на остановку и информационные табло на остановках.
С точки зрения технологии речь идет о питаемых от электробатарей маяках,
расположенных вдоль автобусных маршрутов и обеспечивающих связь с блоком
в автобусе в диапазоне частот 200 МГц (примечание: данная частота не
соответствует стандартной частоте 5,8 ГГц, принятой в Европе). Речь идет
о стандартной передаче DSRC (Dedicated Short Range Communication). Каждый
маяк соединен с пультом ТПС с помощью коммутированной1 телефонной линии.

Транспортные средства оснащены датчиками
для измерения направления и положения при
движении для того, чтобы можно было
определять их положение и вне зоны действия
маяка. Соединение с информационными табло
реализовано в диапазоне частот 450 МГц.
Несмотря на то, что в городе Саутхемптон
имеется шесть операторов автобусных линий,
удалось всю систему интегрировать таким
образом, что уже на первом этапе бортовым
блоком и датчиком было оснащено 270
автобусов и 115 автобусных остановок. На
рис.3.2 дан пример информационного табло,
дающего фактическую информации
о прибытии автооусов.

Терминалы TRIPLANER основаны на
применении информационных киосков,
расположенных в местах скопления людей, как

Рис. 3.2 Пример информационного табло, предоставляющего фактическую
информацию о режиме движении автобуса

1

Постоянно присоединенной.

Л	- Р«*П

23 ВЛоп - Лоо»

2h h-!w“ п - ОпЙЫж»
«2 к я «х*»

73 Rofkreuz, Bctwhof

*Е
Н

1Б

Ее Щ
'Men
Рис. 3.3

Информационный киоск оля планирования
и выбора маршрута поездки пассажирами

например, вокзалы, площади, торговые
центры и т. п. В этом случае пассажиры
имеют возможность достаточно просто
спланировать маршрут своей поездки. Для
этого используется контактный экран (рис.
3.3), простое интуитивное управление
и информация на трех языках: английском,
немецком или французском. Пассажиру
достаточно задать только исходное место
и конечный пункт маршрута, можно вводить
и другие условия (самое быстрое достижение
цели, выгодность маршрута по цене).

Благодаря связи с TTIC, пассажиру
предлагается использовать различные виды
общественного транспорта при самых
разнообразных оптимальных сочетаниях.
Большое значение для завоевания доверия

пассажиров имеет достоверность информации. Исследования эффективности работы
системы показали, что 80 % опрошенных подтвердили удобство пользования системой,
50 % - использовали полученную информацию для выбора маршрута поездки и 25 %
опрошенных хотели бы получить информацию не только о работе общественного
транспорта, но и информацию об общественных, культурных и других мероприятиях

на конечном пункте своего маршрута поездки.

В городе Саутхемптон услугами информационных киосков пользовались в среднем 1000
жителей ежедневно, что указывает на влияние этой информации на выбор населением способа
передвижения, имеющего большое значение при планировании транспортной системы города.

Система управления SCOOT. Для оптимизации режима работы общественного транспорта
в систему управления была включена подсистема STOPWATCH или ее часть, следящая
за соблюдением водителем расписания движения. Автобусы получали приоритет
движения в зависимости от отклонения расписания (в случае опаздывания).

Оценка эффективности применения системы ROMANSE

Оценка эффективности затраченных средств осуществлялась по трем показателям:
какова экономия времени, анализ отношения затраты/выгода и многокритериальная
оценка. Результаты анализа показали, что речь идет о весьма успешном проекте и было
рекомендовано распространять его в других европейских городах.

Составной частью исследований было и выяснение, как часто использовались терминалы
STOPWATCH при выборе маршрута поездки. Из последующих графиков на рис. 3.4 видно,
что 50 % опрошенных лиц не нуждались в информации о расписании движения автобусов,
так как они его знали из предыдущих поездок. Терминалы использовали 22 % опрошенных.
Приблизительно одинаковое количество пассажиров (около 12 %) заранее использовали
расписание или информировались о маршруте только на остановке.

Интересные результаты также были получены в результате исследования частоты
использования дисплеев, показывающих время до прибытия автобуса Данные дисплеи
расположены непосредственно на остановках городского общественного транспорта. В этом
случае более 50% пассажиров многократно смотрели на дисплей с информацией о прибытии
их автобуса. Следующие 30 % на дисплей посмотрели хотя бы один раз. Из этого можно
сделать вывод, что данная информация имеет большое значение и что пассажиры её принимают.
расшсаже на остановке

Рис. 3.4 Частота использования информационных дисплеев

3.2	Л .2	Информация внутри транспортных средств

ГОРОДСКОГО ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА

Пассажиры положительно отзываются и об информации, представляемой
пассажирам внутри и вне транспортных средств городского общественного транспорта.
Если данная информация поступаез из Центрального Городского Информационного
Центра, где также следят за режимом движения транспортного средства, ю можно
говорить о применении телематики. Для отображения текстовой информации
используются электромагнитные элементы изображения диаметром 10 и 15 мм,
работающие по принципу отражения света от световозвращающей изображающей
мишени с двумя стабильными положениями: черное и световозвращающее. Элементы
обеспечивают хорошую четкость изображения и в условиях прямых солнечных лучей,
что пока нельзя достичь с помощью других конструктивных решений и технологий.

На транспортных средствах обычно используют внешние панели, предоставляющие
однозначную информацию пассажирам на остановках: о номере маршрута, маршруте
движения, конечном пункте маршрута и о длительности поездки по маршруту как
в режиме нормального расписания, так и при всех чрезвычайных ситуациях, как
например, отклонение от расписания, движение по объездам и т. п. Внутренние
информационные табло изготавливают на основе светодиодных матриц и информируют
пассажиров внутри транспортного" средства о наименовании остановки, о реальном
времени, стоимости проезда, а во время остановки - также о номере линии и о названии
конечной остановки. Автоматическая регулировка яркости светодиодов обеспечивает
оптимальную четкость изображения текста как в светлое, так и в темное время суток.

Информационные устройства в транспортном средстве управляются бортовым
компьютером с помощью шины IBIS, которая исходит из немецкой VDV300. Компьютеры
в транспортных средствах общественного транспорта управляют и контролирую г все
бортовые устройства, включая контроль билетов. Программное обеспечение дает
возможность ручного и автоматического режимов управления, в случае оснащения
транспортного средства соответствующей техникой, а также возможность автономного
определения положения (радиомаяки, GPS) и слежения за соблюдением расписания.
В распоряжении имеются и двоичные входы для слежения за параметрами работы
транспортного средства: траектория движения, расход топлива, состояние тормозов
и дверей, сигнал от инвалида и т. п. Кроме того, бортовые системы оснащены приемником
точного времени.
3.2.2	Комбинированное использование различных
видов городского общественного транспорта

Комбинированное использование различных видов общественного транспорта
является хорошим примером возможности эффективного сочетания различных видов
транспорта с тем, чтобы привлечь интерес пассажиров к общественному транспорту
вместо использования индивидуальных транспортных средств. В период 1970-1996
гг. среднее ежедневное расстояние, которое проезжал каждый пассажир увеличилось
в два раза - до 35 км, однако, свыше 85% этих поездок осуществлялось на личных
автомобилях. Более трех четвертей всех поездок было короче 10 км, что подчеркивает
большое практическое значение местного и регионального транспорта [58].

Каждый город и каждый район развивается по своим законам и найти
универсальный метод повышения роли общественного транспорта является весьма
сложной задачей. Признанным направлением решения проблемы является поиск путей
избавить население от зависимости от автомобилей. Европейская транспортная
комиссия DGVII поддерживает такой подход к будущему развитию городского
и пригородного общественного транспорта. В перечне рекомендуемых подходов
указывается и ряд предложений по телематике, в частности, создание информационной
базы, касающейся различных видов пассажирского транспорта. Из ряда рекомендаций,
поддерживающих применение телематики, можно отметить следующие:

•	повышение качества и доступности услуг городского общественного транспорта
и повышение его способности оперативно реагировать на изменения
транспортных потребностей населения;

•	активно регулировать использование автомобилей при решении проблемы
ликвидации заторов с помощью средств телематики;

•	создавать систему транспортного обслуживания населения «от двери до двери»,
используя транспортную сеть как единую систему.

Кроме того, существует ряд общепринятых рекомендаций:

•	снижение потребности в поездках путем оптимизации расселения жителей города,
выбора места работы и гражданских сооружений;

•	признавать постоянную роль автомобилей в городских транспортных системах
и одновременно создавать условия для хорошего уровня транспортного
обслуживания и без автомобилей;

•	устранять психологические барьеры в отношении вариантов использования
альтернативных транспортных средств вместо автомобилей и получать поддержку
общественности для такого вида политики, которая побуждала бы к активизации
использования разных вариантов транспортного обслуживания;

•	установить транспорт основной составной частью стратегии планировки города
или района;

•	поддерживать новое более гибкое установление времени работы общественного
транспорта и т. п.

Неэффективная структура транспортной сети города была часто причиной того,
что такие решения трудно было реализовать на практике. Основной причиной такой
ситуации являлось отсутствие единой информационной базы, которая была бы не
только средством для анализа функционирования этих систем, но предоставляла бы
и инструмент для их интегрирования и предоставляла бы правдивую информацию
участникам транспортного процесса.
Таким образом, необходимо ин гегрировагь транспортные услуги, что дает возможность
эффективного и целенаправленного развития пассажирского транспорта «от двери до
двери», несмотря на количество пересадок и расстояние поездки Одним из ключевых
методов является комбинированное использование разных видов транспорта.

Основные требования комбинированного подхода к городскому и местному
пассажирскому транспорту можно сформулировать следующим образом:

•	транспортное планирование и развитие инфраструктуры должно быть таким, чтобы

подсистемы были хорошо взаимосвязаны и обладали хорошей доступностью;

•	расписания всех подсистем должны координироваться и поставщики транспортных
услуг должны гибко реагировать на сбои в работе транспортной системы;

•	должны развиваться дополнительные телематические услуги: информационные
системы для пассажиров и система электронной оплаты за проезд должны
охватывать все виды общественного транспорта в рассматриваемом регионе.

Важным направлением практического применения телематики, повышающим
интерес к общественному транспорту, является внедрение систем электронного
бронирования билетов, переходящее в дальнейшем в сферу электронной торговли.

3.2.3	Повышение безопасности движения

У большинства поставщиков транспортных услуг независимо от вида транспорта
основным лозунгом является «безопасность прежде всего» и всегда стоит на первом месте.
Основной задачей является предоставление пользователям общественного транспорта
достаточной безопасности не только путем предотвращения дорожно-транспортных
происшествий (ДТП), но и обеспечение личной безопасности во время пользования
транспортом. В транспортных средствах общественного транспорта все чаще применяют
видеоконтроль, автоматическую регистрацию нахождения транспортного средства на
маршруте и различные виды связи с городским центром управления.

Видеоконтроль с помощью локальных телевизионных камер, применение которых
в настоящее время является практически обязательным стандартным оснащением станций
метро, все больше используется и непосредственно в транспортных средствах общественного
транспорта. В этом случае не используется непрерывная передача в центр, информация
передается только в случае, когда в опасности находятся водитель или пассажиры. Д ля этого
используется или ручное управ тение водителем, или, в аварийной ситуации передача
информации осуществляется автоматически с помощью сигнала «May-Day».

Применение автоматического определения положения транспортного средства
общественного транспорта на маршруте становится обязательным. В принципе используются
две системы: первая ориентирована на GPS и транспортное средство передает информацию
о своем положении регулярно с помощью специальной радиосети (чаще, чем с помощью
GSM), или используются радиомаяки вдоль маршрута д вижения общественного транспорта.

Коммуникационная среда, само собой разумеется, различна у разных поставщиков услуг
общественного транспорта. В большинстве случаев используется специальная инфраструктура,
так как расходы по использованию сети являются низкими, а также по тому, что данные
передаются по изолированной сеги и нет опасности влияния помех от других потребителей.

3.2.4	Электронная оплата за транспортные услуги

Многие крупные перевозчики пересмотрели свой подход к оплате за проезд
и начали испо. [ьзовать возможности, предлагаемые телематикой. Основой являются
расчетные пластиковые (картонные) карты (Smart Cards), которые исключают
необходимость оплаты наличными деньгами, уменьшают возможности обмана и являются
основой гибкой платежной системы. Бесконтактная платежная система использует
комбинацию двух технологий: расчетные карты для обеспечения перевода денег
и надежную радио- или инфракрасную связь на короткие расстояния. Данная технология
теперь используется для осуществления платежа в транспортных средствах общественного
транспорта в ряде городов, как например, Лондон, Париж, Гонконг и Сеул. Основным
направлением является создание универсальной i шатежной среды, создание электронного
«кошелька», с помощью которого можно было бы платить везде, начиная с газетных
киосков и кончая крупными супермаркетами. Благодаря большому количеству торговых
операций, электронный платеж в общественном транспорте является основным в деле
подготовки интегральной платежной среды. Большая емкость памяти и большие
возможности обработки, обеспечиваемые современными микропроцессорными картами,
дают возможность уже сегодня обеспечить и дополнительные услуги водителям:

•	плата на парковках P+R;

•	плата сборов за проезд по платным дорогам в городе;

•	плата за парковку в городах

Кроме данных прямых результатов электронный платеж дает возможность
предоставления дополнительных услуг:

•	расширение знаний о пунктах отправления и назначения при перевозках для
использования при разработке транспортной планировки города и планировании
транспортных систем;

•	повышенная защита от обманов;

•	высокая надежность билетных автоматов.

Одним из удачных примеров является использование электронного платежа в Париже,
где данная система используется в автобусах и в метро. Собственно карта оплачена заранее
и может быть в любой момент снова «заряжена» в специальных автоматах на станциях
метро или на отдельных остановках автобусов. Практичной является и бесконтактная связь
с специальными автоматическими устройствами в автобусах или с турникетами у входов
в метро. Целью является сделать общественный транспорт более доступным за счет:

•	повышения оперативности платежа, особенно в автобусах;

•	обеспечения идентичного платежного устройства для всех видов транспорта;

•	платежей с помощью одной руки в отличие от наличного платежа.

3.3	ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИОРИТЕТНОГО
ДВИЖЕНИЯ ГОРОДСКОГО
ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА

Телематика используется и для управления работой систем обеспечения приоритетного
проезда общественного транспорта на перекрестках, оборудованных светофорами, для
обеспечения условий соблюдения заданных графиков д вижения транспортных средств и для
их контроля в системах городского общественного транспорта, оперативно реагирующих
на спрос пассажиров и оказания помощи инвалидам и пассажирам пожилого возраста.

Понятие «приоритет проезда транспортных средств общественного транспорта»
означает, что им предоставляется определенное преимущество на перекрестках со
светофором, изменяющая режим работы сигналов светофора так, чтобы данные
транспортные средства могли как можно быстрее проехать чере з перекресток. Однако
режим движения данных транспортных средств отличается от режима движения
легковых автомобилей. Благодаря посадке и высадке пассажиров и большей степени
воздействия со стороны других транспортных средств, например, более медленных
автомобилей, средняя скорость транспортных средств общественного транспорта1
является низкой и имеет существенный разброс по сравнению с автомобилями. Низкая
скорость означает, что автобусы трудно включить в расчеты координации, которые
осуществляются для относительно компактных групп автомобилей. Автобус может
начать свое движение в группе автомобилей, проезжающих на зеленый сигнал светофора,
но благодаря остановке между перекрестками приезжает на следующий перекресток во
время красного сигнала. Такое движение графически изображено на рис. 3.5.

Рис. 3.5 Диаграмма «путь-время», изображающая движение колонны автомобилей
и движение автобуса

Задержка у светофоров сказывается больше всего на общей задержке маршрута
движения транспортных средств городского общественного транспорта, на которую
можно повлиять техническими средствами. Задержка, вызванная наличием светофора,
достигает значения 10-30 % от общей задержки.

Ликвидация таких задержек позволит снизить не только общее время проезда, но
и повысит скорость движения, в результате чего общественный транспорт становится
более привлекательным, одновременно позволяя уменьшить количество транспортных
средств для обеспечения тех же самых интервалов движения по расписанию. С другой
стороны, высокий уровень приоритета проезда транспортных средств общественного
транспорта может негативно повлиять на остальной транспорт, особенно, на
пересечении двух главных магистралей или при предоставлении абсолютного
преимущественного права проезда отдельным транспортным средствам.

Приоритет проезда регулируемого перекрестка можно разделить на две главные категории:
пассивный и активный приоритет и далее на приоритет абсолютный и условный. Виды
пассивного и активного приоритета далее делятся на несколько видов, описанных ниже.

Пассивный приоритет

Технология обеспечения пассивного приоритета не учитывает в явном виде
фактическое местонахождение транспортного средства общественного транспорта (для
которого для простоты далее используется название автобус). Исходными являются

Имеются в виду автобусы, троллейбусы и трамваи на невыделенных путях.
предварительно составленные циклы работы сигналов светофорог. которые получены
на основе статистически надежных измерений режима движения автобусов и которые
упрощают их вероятный проезд через перекресток. Речь идет о самом дешевом методе,
который конечно не позволяет учитывать мгновенное фактическое местоположение
транспортного средства:

Изменение продолжительности цикла: укорочение продолжительности цикла может
уменьшить задержку проезжающих транспортных средств, но потенциально
уменьшает пропускную способность перекрестка, что могло бы проявиться в общем
увеличении колонного движения на перекрестке.

Деление фаз: фа ж, в течение которой могут проехать транспортные средства общественного
транспорта, вводится до/между другими фазами, в результате чего транспортные
средства общественного транспорта, благодаря большому количеству фаз, предназна-
ченных для общественного транспорта, имеют больше возможностей проезда через
перекресток без остановки.

Маршрутные графики времени: графики времени и временной сдвиг для координи-
рования рассчитываются с учетом скорости транспортных средств общественного
транспорта.

Ограничение въезда транспортных средств: в случае 1 ранспор гных проблем используется
метод ограничения количества транспортных средств, въезжающих в район города.
Для транспортных средств городского общественного транспорта такой подход не
применяется, для них выделяют специальные объездные маршруты или полосы
движения.

Активный приоритет

Под активным приоритетом подразумевают метод регулирования движения, основанный
на применении специальных детекторов транспорта, которые регистрируют проезд транс-
портного средства. Сигналы от детектора поступают в систему регулирования движения на
перекрестке и включают сигнал светофора, который обеспечивает проезд перекрестка с малой
задержкой или даже без задержки. Существует несколько путей достижения этой цели.

Увеличение продолжительного зеленого сигнала светофора: означает увеличение
продолжительности зеленого сигнала, если фиксируется проезд транспортного
средства за определенное время. Точка, в которой регистрируется проезд
транспортного средства, имеет точное положение и принимается во внимание
фактическая скорость. Такое увеличение длительности зеленого сигнала обычно
ограничено определенным значением времени (например, i-5 с по сравнению
с длительностью первоначального зеленого сигнала). Метод используется, если
автобус подъезжает как раз под конец прежнего зеленого сигнала и должен был бы
ждать целый цикл для повторения своей фазы.

Опережение зеленого сигнала: используется в том случае, если предполагается проезд
автобуса в течение красного сигнала. Это значит, что все остальные фазы уже
окончены и активизируется фаза для автобуса. Данный тип приоритета также
используется для того, чтобы ликвидировать колонну автомобилей перед
автобусом и чтобы он проехал через перекресток на зеленый сигнал.

Специальная фаза (полностью красная): специальная фаза дает возможность
эксклюзивного проезда транспортного средства городского общественного
транспорта в зоне перекрестка в то время, как все остальные сигналы группы
показывают «СТОП». Речь идет о коротком зеленом сигнале для транспортных
средств общественного транспорта, который можно ввести в любую точку
цикла При введении этой фазы должны быть сохранены все элементы
безопасности, как например, промежуточные интервалы времени. Также
следует учитывать психологический момент, так как кажущееся нелогичное
введение фазы может вызвать у водителей неуверенность, так как они привыкли
к стандартной последовательности смены сигналов светофора.

Иск лючение сигнальных групп: д ля упрощения проезда транспортных средств городского
общественного транспорта одна или несколько сигнальных групп пропускаются
в данной фазе или последовательности фаз. В результате этого ускоряется переход
в фазу для транспортного средства с приоритетом. Однако в таком случае следует
учесть, какие имеются требования к пропущенным сигнальным группам и логика
управления должна обеспечить быстрый проезд транспортного средства, чтобы оно
не задерживалось слишком долго на перекрестке, не получив сигнала «свободно».

Компенсация: такая стратегия управления должна препятствовать обратному явлению,
а именно, чтобы приоритет транспортных средств городского общественного
транспорта не привел к принципиальным проблемам остальных транспортных
средств. Поэтому в то время, когда не требуется приоритет транспортных
средств общественного транспорта, компенсируются потери остальных
транспортных средств путем удлинения зеленого сигнала или другим путем.

Стратегии, указанные выше, могут быть использованы по отдельности или в различных
комбинациях. При проектировании всегда следует использовать метод компенсации.

Абсолютный приоритет

В данном случае транспортное средство, которое было зафиксировано детектором,
получает сигнал «Свободно» без учета движения других транспортных средств. Переход
в это состояние должен учитывать все аспекты безопасности, как например, время выезда
и т. п.. Понятие абсолютного приоритета появляется не только по отношению
к транспортным средствам общественного транспорта, но и к транспортным средствам
с преимущественным правом проезда. Практический пример приоритета проезда для
спасательных транспортных средств приведен в п. 3.4.

Как показывает практика и результаты моделирования движения транспортных потоков
в реальном режиме времени [63], абсолютный приоритет, который вызывает скачкообразные
изменения условий движения транспортных средств, приводит к потерям времени
остальными транспортными средствами. Поэтому использование такой стратегии управления
не рекомендуется для транспортных средств городского пассажирского общественного
транспорта. В то же время, эта стратегия необходима при организации движения транспорт-
ных средств скорой медицинской помощи и службы спасения. Одной из причин отказа
применения абсолютного приоритета для транспортных средств общественного транспорта
может быть и то, что это транспортное средство едет с опережением расписания и на следую-
щей остановке оно должно это опережение компенсировать более д лительной стоянкой.

Условный приоритет

Стратегия обязательного приоритета учитывает совокупность факторов, и на основе
их анали ia определяется целесообразность предоставления приоритета транспортному
средству общественною транспорта.

Одними из факторов, которые учитываются в алгоритмах, определяющих приоритет,
являют ся следующие: соответствие движения расписанию, количество занятых мест
пассажирами, длина колонны автомобилей в направлении движения транспортного средства
общественного транспорта и в других направлениях, время, истекшее с момента
предоставления последнего приоритета, эффект координирования, время цикла, когда была
зафиксирована заявка от транспортного средства общественного транспорта. Выбор
комбинации условий и используемого вида алгоритма управления всегда зависит от
специалиста по транспорту.

В последнее время чаще всего считается1, что приоритет должен преимущественно
предоставляться в зависимости от согласованности движения транспортного средства
с расписанием. Очевидно, что необходимо использовать более высокие формы идентифика-
ции транспортных средств общественного транспорта и более высокие формы их управления,
которые, как пример практического приложения телематики описаны в последующих
разделах настоящего учебного пособия.

Следует также учитывать то, что сами системы управления, находящиеся на уровне
транспортного узла или области, должны быть на более высоком уровне по сравнению
с требуемыми для абсолютного приоритета. Во многих европейских проектах изучались
требования, предъявляемые к системе управления, с точки зрения приоритета общественного
транспорта. Проект PRIMAVERA в рамках проекта DRIVE II, тестировал и оценивал
параметры систем управления с точки зрения приоритета городскому общественному
транспорту: локальная система управления с помощью радиосвязи с автобусами в г. Кент
и в юго-восточном Лондоне, центральные системы UTOPIA в Торино, SCOOT в Лондоне
и SCATS в Мельбурне. Подробный анализ этих систем приводится в литературе [64].

3.3.1	Контактный и бесконтактный
приоритеты проезда

Простой способ предоставления приоритета транспортному средству городского
общественного транспорта, заключающийся только в сигнализации о том, что транспортное
средство находится как раз в определенной точке по отношению к перекрестку, не относится
к категории приложений телематики. Последние образуют более высокую форму,
заключающуются не только в «интеллектуальной регистрации» транспортного средства,
но главное в интеллектуальной реакции на проезд данного транспортного средства,
заключающейся в предоставлении приоритета, если это требуется, или не предоставление
приоритета, если транспортное средство движется с опережением расписания. Система
высокого уровня способна следить за движением транспортных средств на уровне сети
и оптимизировать пропускную способность в отношении к транспортным средствам
городского общественного транспорта. Ниже кратко описывается детектирование
транспортного средства на основе троллейных контактов и рассматривается бесконтактный
метод передачи комплексной информации.

3.3.1	Л Контактное дн i кгирование гранспоргного средства

Контактный способ детектирования транспортного средства общественного
транспорта не позволяет полностью использовать возможности технического
и программного оснащения устройств управления светофорами. Причинами этого
являются, прежде всего, следующие:

—	троллейный контакт не предоставляет информацию о том, что перед перекрестком

накопилось большое количество автобусов и что автобус едет в соответствии
с расписанием;

В США такой взгляд опубликовала Federal Transit Administration [8].
—	троллейные контакты часто1 по техническим причинам расположены вблизи
перекрестка, что не дает возможности своевременного изменения режима работы
устройств управления светофорами;

-	электрическое управление стрелкой находится в непосредственной близости от
перекрестка, в результате чего информации о направлении перемещения
транспортного средства приходят поздно с точки зрения принятия решения;

-	вблизи перекрестков, как правило, бывают остановки и время после выезда
транспортного средства от остановки является недостаточным для изменения
программы регулирования;

—	применимо только для трамваев и троллейбусов;

-	ограниченная надежность, вызванная наличием механических систем и деталей.

Из приведенного очевидно, что в случае контактного детектирования речь идет
только об определении того, что неиндентифицированное транспортное средство
находится на данном расстоянии от регулируемого перекрестка. Эту информацию
можно использовать для местного регулирования на данном перекрестке.

Очень проблематичной является также надежность контактов ввиду того, что речь
идет о механическом взаимодействии токоснимателя транспортного средства
и контакта троллея. Прежние классические контакты заменяются датчиками,
использующими электропроводящую резину, которая механически мало изнашивается
Также передача двоичной информации от трол. 1ея вызывала проблемы ввиду наличия
напряжения величиной несколько сот вольт (600-700 В) и использования кабелей
сопротивления для высокого напряжения, служащих для преобразования напряжения
импульсов в безопасное напряжение. Поэтому в настоящее время используется
беспроводная передача от датчика на троллее к транспортному средству управления.
Дальность передачи составляет 100-300 м. Ввиду простого кодирования в данном
случае возникает проблема помех.

Для детектирования положения транспортных средств общественного транспорта,
неиспользующих контакты и передающих комплексную информацию о транспортном
средстве, можно использовать два способа:

•	местная система, основанная на радиосвязи на короткие расстояния;

•	центральная система, основанная на использовании GPS.

Местные системы работают так, что транспортное средство имеет связь
непосредственно с транспортным устройством управления, причем необходимо
дополнительно оснастить всю систему маяками, обычно расположенными на
расстоянии 200-500 м от устройства управления, которые дадут возможность
определить исходное положение транспортного средства.

Центральные системы используют GPS для определения положения и блоки связи,
установленные на транспортных средствах, которые передают посредством радиосети
и в регулярных интервалах данные о местонахождении транспортного средства от
центра, из которого обеспечена коммуникационная связь с устройством управления.
/

В областях с меньшей транспортной нагрузкой можно расположить троллейные контакты
на большем расстоянии от перекрестка со светофорным регулированием и не надо уже думать
об этой проблеме. Примером может быть перекресток улиц Коларова и Эксил в Праге 4, где
троллейные контакты удалены от перекрестка на 300 м, и устройство управления имеет
достаточно времени для предоставления приоритета трамваю.
3.3.1.2 МЕСТНАЯ СИСТЕМА - РАДИОСВЯЗЬ НА КОРОТКИЕ

РАССТОЯНИЯ

Коммуникационная среда, используемая для беспроводной передачи, дает возможность
передавать гораздо больший объем информации, которая может быть использованы для
принятия более комплексного решения. Транспортные средства городского общественного
транспорта большинства европейских транспортных предприятий оснащены бортовой
передающей и информационной системой, подключенной к сборной шине в соответствии
с рекомендациями IPIS (Интегральная Бортовая Информационная Система), которая
управляется от бортового компьютера. Бортовой компьютер содержит информацию
о маршруте движения и информацию о соблюдении расписания.

Транспортные средства городского общественного транспорта оснащены
техническими узлами, которые поддерживают возможности беспроводного способа
детектирования их положения. Речь идет о коммуникации с маяком, расположенным на
определенном расстоянии от перекрестка и о связи с устройством управления транспортом.

При беспроводном способе регистрации используются три вида регистрации
транспортного средства:

•	предварительная регистрация;

•	сообщение о закрытии дверей на остановке;

•	главная регистрация.

После проезда через перекресток транспортное средство должно осуществить
дерегистрацию (как бы перерегистрироваться).

Отдельные сообщения передаются устройству управления светофором с помощью
радиосвязи. Радиопередача информаций не нуждается в дорогом монтаже оборудования
на перекрестке и дает возможность передавать из транспортного средства в устройство
управления светофором большее количество информаций. При реализации системы
предоставления приоритета транспортным средствам общественного транспорта следует
существующие устройства управления дополнить новыми аппаратными средствами
и программным обеспечением. Последующие изменения касаются транспортных средств
(если в них не установлены средства связи и сборная шина IPIS). Также следует
дополнить всю транспортную инфраструктуру маяками положения на трассах отдельных
маршрутов. В общей сложности речь идет о следующем объеме работ:

Устройство управления светофором:

•	приемник команд с параллельным интерфейсом для присоединения ко входам
устройства управления или к сборной шине устройства управления;

•	дополнение и приспособление программного обеспечения устройства управления
светофором для обеспечения поддержки приемника команд.

Технические средства на трассе:

•	маяки, передающие код местоположения транспортного средства.

Транспортное средство:

•	передатчик команд;

•	приемник маяка, передающего код местоположения транспортного средства;
устройство для измерения пройденного расстояния (одометр, тахограф или
аналогичные устройства);
дополнение программного ооеспечения сортового компьютера программой
обслуживания передатчика команд;

дополнение структур данных маршрута (расписания) данными о расположении
перекрестков со светофорами и соответствующих им маяков.

Упрошенное описание работы системы

Принцип действия системы в целом вытекает из описания отдельных этапов
предоставления приоритета:

Пре ширин* ;ьпая pel неi рация

На первом этапе транспортное средство проходит около маяка местоположения, который
расположен на расстоянии около 300 м от перекрестка, рис.3.6. Приемник сигнала маяка,
который расположен в транспортном средстве, принимает код маяка. По сборной шине код
передается бортовому компьютеру, который находит в структуре данных направление, по

Рис. 3.6 Предварительная и главная
регистрация транспортного
средства в устройстве
управления светофорами

которому транспортное средство
приближается к перекрестку,
и направление, по которому оно
продолжает движение после перекрестка,
а также вид транспортного средства
городского общественного транспорта
(трамвай, автобус, троллейбус). Далее
бортовой компьютер определяет, едет ли
транспортное средство по расписанию
или опаздывает, а в зависимости от этого
передает сообщение по сборной шине
передатчику команд, который данное
сообщение передаст устройству
управления светофором. Опережение по
сравнению с расписанием после
регистрации оценивается устройством
управления светофором как движение по
расписанию.

х

Сообщение р к.крьини (верен

Если перед перекрестком находится остановка, то в таком случае решающим фактором
для передачи сообщения устройству управления светофором является момент закрытия
дверей после окончания посадки пассажиров. Из структур данных маршрута бортовой
компьютер определяет, находится ли после остановки перекресток со светофором, а также
направление, по которому к перекрестку подъезжает средство ГПОТ, и направление, по
которому его движение продолжается. После принятия данного сообщения, передаваемого
по сборной шине транспортного средства, передатчик команд передает сообщение
о закрытии дверей и другую информацию транспортному устройству управления.

Главная pei нс i рация

Третий этап — это главная регистрация, которая осуществляется в заданной точке
непосредственно перед перекрестком. Данное расстояние должно оцениваться бортовым
компьютером по данным устройства для измерения пройденного расстояния, и на
основании сообщений из банка данных определяе г момент передачи сообщения по сборной
шине передатчику команд, который передаст его устройству управления светофором.
Сообщение формулируется и модифицируется так же, как оба предыдущих сообщения.

(qt>ei мечтания

Последним этапом является дерегистрация, инициатором которой опять является
бортовой компьютер, действующий на основании данных, полученных от устройства
измерения пройденного расстояния, по которым он формулирует сообщение для датчика
команд, которое дополнительно модифицирует в зависимости от выполнения графика
движения. По данным банка данных определяется момент, в котором соответствующее
сообщение передается по сборной шине транспортного средства датчику команд, который
непосредственно передает его устройству управления светофором.

Такая система детектирования транспортных средств общественного транспорта,
подъезжающих к перекрестку, передает устройству управления светофором
достаточное количество данных для реализации сложного способа управления
светофором в условиях приоритета местного общественного транспорта
и предоставляет достаточное количество информации для более общих телематических
приложений. Речь идет в первую очередь о ниже приведенных данных, которые
используются для последующего анализа на центральном уровне:

•	количество транспортных средств общественного транспорта, приближающихся
к перекрестку в отдельных направлениях, включая данные о направлении
движения после перекрестка;

•	данные о соблюдении расписания приближающимися и проезжающими
транспортными средствами;

•	точное время отъезда от остановки перед перекрестком;

•	количество пропущенных транспортных средств по отдельным направлениям.

На основании вышеприведенных данных вместе с дополнительными данными,
полученными от индуктивных петель, устройство управления светофором может
лучше оценить ситуацию и определить соответствующую последовательность проезда
через перекресток со светофором, т.е. осуществить удлинение или сокращение
интервалов движения в отдельных направлениях или изменить последовательность
отдельных направлений движения.

Настоящую систему можно использовать как для трамваев, так и для автобусов.
Для обоих видов городского пассажирского общественного транспорта используется
одна и та же система, что значительно сокращает не только капитальные, но
и производственные расходы, включая расходы на содержание системы.

Описание шины IPIS/IBIS

Основой дня работы системы приоритета является обработка и передача информации
в транспортном средстве. Большинство чешских поставщиков транспортных услуг
использует в транспортных средствах шину IPIS, что является чешским вариантом шины
Общества немецких транспортных организаций VD (Verband Deutscher
Verkehrssuntemehmen) - IBIS. Система предоставления приоритета транспортным
средствам, кроме прочих функций, дает возможность передачи целевой идентификации
для автоматической работы в устройстве управления светофорами, автоматического
контроля соблюдения расписания и точную передачу сигналов регистрации
Следующие входы:

- инфрамаяк

одометр
индикатор дверей

Рис. 3.7 Блок-схема оборудования транспортного средства

и дерегистрации. При транспортно-технических изменениях данная система является
очень гибкой, так как достаточно изменить только программное обеспечение.

Как видно из рис. 3. /.сборная шина обслуживает в транспортном средстве ряд устройств.

Для информации пассажиров обычно имеются четыре табло и акустическое сигнальное

устройство для оповещения остановок. Специальный приемник используется для приема

сообщений от слепого пассажира, который спрашивает о номере и других данных маршрута

Рис. 3.8

или сообщает водителю о том, что
он намерен выходить.

Также все автомалы для
маркировки билетов соединены со
сборной шиной, в результате чего
можно изменять данные из
терминала водителя. Терминал
обычно имеет массивное
исполнение со стойкими кнопками
и дисплеем на жидких кристаллах
LCD,рис. 3.8. К данному терминалу
подключены и другие входы,

Пример терминала для водителя

транспортного средства общественного транспорта
например, дверные контакты, одометр, а часто и блок GPS для определения местоположения.
Очень важным является управление и мониторинг блока радиосвязи, предназначенного для
речевой связи водителя с центром.

Для использования приоритета на сборной шине установлен приемник сигнала
маяка в инфракрасном диапазоне и передатчик, который передает телеграммы данных
в устройство управления светофорами на перекрестках. Ниже приведен пример
сообщения, взятый из практики в Чешской Республике.

Пример содержания сообщения

NR	ттмо	НН ММ SS	MPN	LLLKK	RRR	PZH	FAHRP	тх	SP	PH-UE	TWF	РТЕ	GNE
ОО1	20 ОБ	ОО 30:15	ОООО1	ioeoi	234	ою	+01.5	031	О1	03-02	035	ООО	ООО
002	20 ОБ	00:30.55	00003	еееоо	ООО	ООО	-ООО	071	О1	05-00	ООО	ОБО	070
003	20 ОБ	ОО 31 .09	00002	10013	342	ОСО	+00 5	005	О1	01-00	020	ООО	ООО
004	20 ОО	00-31*34	00004	10013	342	ООО	+00 5	021	О1	05-00	ОЕБ	020	025
005	26 ОО	00.31:30	00003	1 ООО1	234	ою	+ого	025	О1	05 ОО	004	020	025

Пояснения'.

Содержание телеграммы Данные для устройствауправления светофорами	
NR	Номер записи в ЗУ бортового компьютера
ТТ . МО	День и месяц
HH:MM:SS	Час, минута, секунда
MPN	Точка сообщения, идентификация места
LLLKK	Маршрут, код направления или особые условия
RRR	Путь
PZH	Преимущество, длина поезда, направление движения
FAHRP	Расписание (Значения в минутах)
TX	Т еку щая секу нда гр афика
SP	Номер текущего сигнального плана
PH-UE	Фаза или переход фазы (только при фазном управлении)
TWF	Теоретическое время движения в момент предварительной регистрации
RTE	Действительное время движения в момент дерегистрации (в секундах)
GNE	Длительность красного сигнала
	Длительность зеленого сигнала

Пример показывает:	1. Предварительная регистрация в направлении А
	2. Модификация направления А, никакой дерегистрации, использование всей фазы
	3. Предварительная регистрация в направлении В
	4. Правильная дерегистрация в направлении В
	5. Правильная дерегистрация в направлении А
Элементы для создания инфраструктуры

Устройства для беспроводного приоритета по существу имеют стабильную
конфигурацию: с достаточным опережением перед перекрестком со светофорным
регулированием располагается маяк, активизированный проезжающим транспортным
средством общественного транспорта, и в устройство управления встроен приемник для
приема информации о транспортном средстве. Для беспроводной передачи между маяком
и транспортным средством можно использовать радиочастоты или сигналы инфракрасного
диапазона. В Праге была для потребностей общественного транспорта выделена частота
80 МГц, которая используется для передачи информации из транспортного средства
к столбам на остановках, для активации устройства для слепых или, например, для
идентификации автобусов в депо. За рубежом обычно используется инфракрасная передача
между маяком и транспортным средством, но так же, как и в Чехии используется радиосвязь
с устройством управления. Типичные оконечные устройства описаны ниже.

Инфракрасный (IR) маяк местрполож пни

IR обеспечивает значительно более высокую скорость передачи по сравнению

с передачей ЧМ (благодаря большей скорости инфракрасной коммуникации).
В настоящее время планируется стандартизация IR передачи на короткое расстояние

и в рамках CEN/TC278. УIR систем повышена надежность передачи, благодаря большей
дальности действия (вплоть до 20 м) и высокой

битовой скорости (при проезде транспортного
средства осуществляется многократная
коммуникация). Содержание передаваемых
данных определяет маяк. Весьма незначительное
воздействие оказывют метеорологические
условия - дождь, туман (смог), но до сих пор
существуют проблемы с солнечным излучением,
которое сокращает дальность действия. На рис. 3.9
показан типичный маяк с держателем на столбе.

Нет необходимости использования кабелей,
блок можно питать от батарей, ресурс которых
составляет несколько лет. Расходы на монтаж
являются минимальными, так как блок можно
просто укрепить на любой столб с помощью
крепежных полос (рис. 3.1 ОТ

Ра диоприемный блок в ус Громове
управления свсгофорами

рис $ д	Обычно речь идет об одноканальном

Пример 1R маяка местоположения Радиоприемнике, оснащенном гибкой антенной,
которая расположена в алюминиевом
водонепроницаемом корпусе, который укреплен на стойке недалеко от устройства
управления. Механическое исполнение может быть в соответствии с рис. 3.11. Фиксированная
частота устанавливается заранее. Приемник преобразует высокочастотный сигнал в сигнал
низкочастотный и передает данные с помощью кабеля в устройство управления СФ.
Коммуникационный протокол соответствует коммуникационному протоколу устройства
управления. Обычно используются и приемники с параллельными выходами.
Значение, преимущества приоритета

и повышение комфорта для пассажиров.

Рис. 3.10

Монтаж блока IR на столбе
уличного освещения

Один из многих примеров приоритета общественного транспорта в городе Росток
описан в [61]. Город Росток, расположенный на берегу Балтийского моря, постоянно
боролся с постоянно уменьшающимся интересом к общественному транспорту.
В качестве реакции на такое положение здесь была поставлена основная транспортно-
политическая цель: остановить процесс уменьшения количества пассажиров,
пользующихся городским общественным транспортом, и наоборот увеличить его
использование, что должно быть достигнуто, прежде всего, предложением более
высокого качества и надежности обслуживания. Повышению интереса к городскому
общественному транспорту должно способствовать и ускорение его работы

Реализация данного проекта была
связана с реализацией новой
центральной системы управления,
заменой устаревших устройств
управления устройствами управления,
дающими возможность использования
приоритета, изменением некоторых
маршрутов так, чтобы для трамвая были
выделены специальные трассы проезда
с установкой системы беспроводного
детектирования транспортных средств
общественного транспорта.

В соответствии с современными
направлениями телематики было решено
использовать систему активного
детектирования, описанную выше
(инфрамаяк/радиосигнал). Трамваи для
этой системы оснащены бортовой шиной
IBIS, приемником инфракрасного
излучения и передатчиком в диапазоне
радиоволн. На достаточном расстоянии
от перекрестков были установлены
пассивные инфрамаяки, и устройства
управления были дополнены

радиоприемниками.

Транспортный инфракрасный передатчик во время движения постоянно передает
сигнал активации. При прохождении около инфрамаяка этот сигнал принимается
маяком, в результате чего происходит его активация и передача телеграммы данных
о транспортном средстве, содержащих код соответствующего маяка и заданное
расстояние к, так называемым, пунктам регистрации и дерегистрации (si и s3 на рис.
3.12). Ввиду того, что маяк активизируется только при проездах транспортного
средства, а также потому, что передается малая мощность на короткие расстояния,
достаточно использовать питание от батарей, срок службы которых составляет
несколько лет.
Рис. 3.11

Радиоприемник

Бортовой компьютер постоянно
регистрирует пройденный путь. После
преодоления расстояния до пункта
регистрации si или s2 устройству
управления светофорами передается
радиотелеграмма данных для регистрации
требования приоритета, а после
прохождения расстояния до пункта
дерегистрации s3 передается сигнал снятия
регистрации. Преимуществом этого
способа детектирования является то, что
исключается дорогостоящая разработка
выемов для присоединения удаленных
датчиков. Положение пунктов регистрации
и дерегистрации можно изменять только
с помощью программного обеспечения.

При расчетах приоритета используются
диаграммы «путь-время». На рис. 3.13
приводится пример участка коммуникации
с остановкой трамваев. Здесь первый
сигнал регистрации передается уже после
закрытия дверей транспортного средства
в пункте, обозначенном si. Главная
регистрация s2 осуществляется
в соответствии со сказанным выше. Для
улучшения взаимодействия с водителем
с целью дополнительной оптимизации
приоритета рекомендуется использовать
знак скорости, обеспечивающий
прохождение через регулируемый
перекресток при сигнале «свободно». Если
водитель едет с такой скоростью, то перед
перекрестком получает информацию
посредством предварительною сигнала
о том, что может ожидать прохождение по
сигналу «свободно». При расчетах следует
работать с допусками скорости, которые на
диаграммах представлены в виде
параллельных линий.

Инфракрасный сигнал

Инфракрасный маяк

Радиосигнал



Точка регистрации

Точка регистрации

С ветофор Устройство управления	Точка дерегнс грации



Рис. 3.12 Схема активного детектирования
Рис. 3.13

Диаграмма «путь-время» при приоритете транспортных средств
общественного транспорта

Результаты, достигнутые в Ростоке

В рамках пилотного тестирования было проверено ускорение работы маршрута 4,
идущего от главного вокзала через центр города к северо-восточной окраине города.
В центре города по пути трамвайной линии движется прочий транспорт, на окраине
города предусмотрены специальные пути. По финансовым соображениям некоторые
светофоры были оборудованы только частично. Несмотря на это, приоритетом,
предоставленным маршруту 4, было достигнуто следующее:

•	сокращение среднего времени проезда 1 км на 28 с, в том числе 15 с/км приходится
на сокращение задержек перед регулируемым перекрестком и оставшиеся 13 с7км
— на остальные мероприятия;

•	общее сокращение времени проезда от начальной до конечной остановок на 3 мин

(14%);

•	повышение скорости движения с 18,6 км/ч до 21,7 км/ч (17 %);

•	при интервале 6 минут имеет место экономия одного комплекта на маршруте;

•	общее сокращение времени задержек перед регулируемым перекрестком со 170 с

до 70 с (60 %);

•	уменьшение доли задержки перед перекрестком в общем времени проезда с 13,5 %

до 6,5 %;

•	уменьшение количества вынужденных остановок и уменьшение дисперсии
времени задержек перед перекрестком, общее повышение плавности
и равномерности движения.

Кроме указанных прямых результатов, информация о местонахождении
транспортных средств используется в рамках всего городского управления
транспортом, статистические данные дают возможность оптимизации расписаний.
причем движение за пределами допусков времени приводит к выдаче аварийных
сигналов, это может быть признаком возникновения заторов или ДТП.

Для информации в таблице даны параметры до и после ускорения движения
в Ростоке и результаты сравниваются со средними данными в Праге [61]:

Город	Росток, маршрут трамвая № 4		Прага, средняя трамвайная линия
Состояние	До ускорения	После ускорения	
Протяженность маршрута (км)	6,5		14,4
Количество остановок	10		30,3
Количество регулируемых перекрестков	10		24,6
Среднее расстояние между остановками (м)	722		490
Среднее количество перекрестков на I км маршрута	1,54		1,71
Средняя скорость движения (км/ч)			
Продолжительность проезда (мин)	21	18	49,40
в том числе задержка перед регулируемыми перекрестками (мин)	2,5	U	5,46
Доля задержек перед перекрестками в общем времени проезда (%)	13,5	6,5	12
Среднее время задержки перед перекрестками, приходящееся на один приезд к перекрестку (с/светофор)	17	7	14
Среднее время задержки перед перекрестком в пересчете на 1 км проезда (с/км)	26	11	24

3.3.1.3	Централизованная система предоставления

ПРИОРИТЕТА, ОСНОВАННАЯ HA GPS

Центральная система не нуждается в создании никакой дополнительной
инфраструктуры на уровне транспортных узлов (устройств управления светофорами),
но следует иметь созданную действующую коммуникационную инфраструктуру,
основанную на радиопередаче. Основой является создание двухсторонней связи между
управляющим компьютером и транспортными средствами для автоматической
передачи данных, как например, положение транспортного средства, соблюдение
расписания, информация для пассажиров и т. п.

В транспортном средстве установлен блок GPS, блок связи, управляющий
компьютер и консоль управления для водителя. Для уточнения данных GPS для целей
приоритета используется и цифровой тахограф Водитель обязан перед поездкой ввести
основные данные о маршруте, которые передаются в центр. На его дисплее потом
появляется информация об опережении или запаздывании по сравнению с расписанием.
Рис. 3.14

Управляющий

Централизованная система приоритета транспортных средств
городского общественного транспорта

Система, представленная на блок-схеме (рис. 3.14), включает в себя управляющий
компьютер в транспортном центре управления, одну или несколько базовых станций,
мобильные устройства управления, ведущие связь с базовой станцией и транспортными
средствами общественного транспорта с блоками GPS и с возможностью
двухсторонней коммуникации.

На маршруте у транспортного средства имеются виртуальные пункты, через
которые транспортное средство передает в центр информацию о своем
местоположении, которая затем может передаваться из центра в устройства управления,
где служит в качестве информации для изменения режима работы светофоров.
В принципе речь идет о виртуальных точках регистрации и дерегистрации. На
расстоянии приблизительно 5 м до этого пункта активизируется сигнал тахографа.
Активизация основана на GPS и предназначена для подготовки всех данных,
необходимых для правильной передачи положения из опорной точки.

В мобильное устройство управления встроен блок, сложность которого может быть
различной. При самом простом исполнении блок обладает только двоичными
выходами, активизированными из центра управления, которые соединены со входом
устройства управления и в программе им выделены соответствующие частоты. Для
комплексного управления устройство управления с блоком следует соединить со
сборной шиной, которая, кроме прочего, может передавать информацию
о предоставлении приоритета, информацию о времени и т. п.

Радиосеть связи выполняет несколько функций. Если транспортное средство
проезжает через виртуальную географическую точку, то информация об этом
передается в центр с самым высоким уровнем приоритета и оттуда - к устройству
управления. Данная операция занимает, как правило, 100 300 мс. Посредством
радиосети транспортному средству через каждые 10 20 с передаются фактические
данные о соблюдении расписания и другие данные, однако эту связь можно
использовать и для изменения параметров программ в транспортном средстве
Практические примеры показывают, что к одной базовой станции можно присоединить
вило! ь до 250 внешних устройств (транспортные средства/устройства управления).

Основные преимущества системы

Система, которая используется в датском городе Аалборге [62], имеет некоторые
преимущества, которые можно выразить следующим образом:

•	нет необходимости в соз,-[ании инфраструктуры для определения местоположения

(маяки) транспортного средства;

•	в комплекте с дифференциальной GPS и тахографом можно обеспечить точность
в пределах 2-5 м;

•	положение виртуальных точек регистрации и дерегистрации может изменяться
только программным обеспечением;

•	автоматическая запись расписаний в транспортных средствах по данным из центра;

•	автоматические изменения приоритета в устройствах управления с помощью
радиосети;

•	модульная система, которая может быть в любое время расширена.

3.4 ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА С ПРАВОМ
ПРЕИМУЩЕСТВЕННОГО ПРОЕЗДА

В сложных городских условиях ежедневно происходит большое количество
происшествий. Например, в Праге происходит в среднем 120 ДТП в день. Даже в случае
легкого ДТП только с небольшим материальным ущербом, транспортные средства
остаются на месте ДТП до приезда полиции или аварийной помощи и службы
эвакуации. При предположении, что эти последствия ДТП будут ликвидированы через
30 минут, получается, что в 120 случайных местах будет заблокированы транспортные
потоки в течение минимально 30 мин. От места происшествия обычно очень быстро
распространяются заторы. Поэтому первоочередным стремлением является
обеспечение скорого приезда соответствующих служб, которые быстро устранят ДТП.
Городской центр управления, с одной стороны, интегрирует все организации, которых
это касается (полиция, больницы, пожарники), и одновременно оптимизирует маршрут
их движения путем собственного направления транспортных средств или с помощью
управления светофорами.

3.4.1	Способы обеспечения приоритетного проезда

Для беспроблемного проезда автомобилей аварийных служб через перекрестки
со светофорами выбирается система абсолютного приоритета, которая была описана
в п. 3.3. Если не учитывать самые простые системы, когда вдоль всего маршрута
Движения данных транспортных средств вручную устанавливается красный сигнал
и светофоры после проезда транспортных средств опять вручную устанавливаются
в состояние нормального движения, то следует применять и телематику. В них
используется активное детектирование транспортных средств аварийных служб,
которое ввиду их скорости движения осуществляется на большем расстоянии от
перекрестка и системы управления, которая автоматически обрабатывает требования
и соответственно на них реагирует.

В качестве датчиков можно использовать устройство, дающее возможность
однонаправленного приема телеграммы от транспортного средства с правом
преимущества движения. Данная телеграмма содержит данные идентификации
транспортного средства и оперативные данные о направлении движения. Пример одной
из возможных реализаций системы приоритета для автомобилей скорой медицинской
помощи приводится ниже:

Рис. 3.15

Пример расположения детекторов для предоставления
приоритета автомобилям аварийной службы

Пример решения:

Основной задачей
предоставления приоритета
аварийным службам является
решение управления
светофорами в чрезвычайных
ситуациях. В Берлине до
некоторого времени
преобладала философия,
оставить вопрос приоритета
для решения самими
транспортными средствами
при	использовании

предупреждающих сигналов.
С ростом интенсивности
движения все больше
усложнялся быстрый проезд
по насыщенным движением
дорогам и поэтому стали
предпочитать управление
светофорами на перекрестках
[65].

Для пилотного проекта
были выбраны четыре
перекрестка с высокой

интенсивностью движения вблизи больницы, где осуществляется вплоть до 8000 выездов

в год. Приоритет проезда был предоставлен 15 автомобилям. Транспортные средства
управления работают с четырьмя основными и четырьмя программами приоритета.
Приоритет реализуется двумя способами:

•	индуктивными петлями;

•	инфракрасными детекторами.

Учитывая скорость транспортных средств, детекторы расположены на расстоянии
более 300 м (рис. 3.15). Расстояние до детекторов должно быть таким, чтобы заранее
активизировалась соответствующая программа приоритета. Критерием, кроме местных
условий, является и время, необходимое для перехода к другой программе, если вызов
появится в самую невыгодную секунду исполняемой программы, а также скорость
транспортных средств скорой помощи. В случае применения в качестве детекторов
индуктивных петель для определения направления движения необходимо использовать
две петли. После перекрестка установлены сигнальные детекторы, которые
обеспечивают переход программы в стандартный режим после проезда транспортных
средств, имеющих приоритет.

Транспортные средства оснащены как передатчиками для петель индукции, так
и инфракрасным передатчиком с углом диаграммы направленности 60°, установленным
на правой стороне крыши кузова автомобиля. На столбах городского освещения
установлены приемники с углом диаграммы направленности 120°. Передатчики
активизируются автоматически после включения предупреждающих оптических знаков.

Прием вызова и его подтверждение сигнализируются водителям транспортных средств
с приоритетом с помощью мигающих синих сигналов, устанавливаемых на столбах
городского освещения. Всегда мигает только сигнал в соответствующем направлении.
Переходы между программами осуществляются с помощью программ регистрации
и дерегистрации. Приоритет реализуется зеленым сигналом в данном направлении
и одновременно горит зеленая мигающая стрелка освобождения. Во всех остальных
направлениях, включая переходы для пешеходов, горит красный сигнал. После
дерегистрации зеленый сигнал мгновенно прерывается и в данном направлении горит
зеленый сигнал минимальной продолжительности. Затем устройство управления переходит
в режим стандартной программы. Само собой разумеется, что программа учитывает сигнал
регистрации и дерегистрации в соответствующем направлении и блокирует регистрацию
по другим направлениям. В таком случае транспортное средство, требующее вызова, не
получает информации о приоритете, так как не зажигается зеленый сигнал.

Результаты четырехлетней эксплуатации системы были положительными. 90%
транспортных средств проезжают через перекресток без останова. Кроме того, очень
положительно воспринимается чувство безопасности водителей данных транспортных
средств, так как они проходят через перекресток регулярным способом. За указанный
период здесь не было ДТП автомобилей аварийной службы. Кроме того не нужно
включать предупреждающий звуковой сигнал, в результате чего звуком сигналов не
беспокоятся жители прилегающих жилых районов.

3.5	СРЕДСТВА ОКАЗАНИЯ

ПОМОЩИ ИНВАЛИДАМ

Стремлением поставщиков услуг городского общественного транспорта должно
быть также обеспечение доступности данного вида транспорта инвалидам. Это можно
реализовать как с помощью поставки специальных автобусов, дающих возможность
простой перевозки лиц в инвалидной коляске, так и с помощью телематики, которая
включает в себя организацию проезда инвалидов (информация перед поездкой, Рге-
tnp), ц возможности для граждан со слабым зрением получать информацию
о приближающемся транспортном средстве.

Информация перед поездкой должна быть на носителе, с которым можно работать
в домашних условиях. Самым подходящим является Интернет. Кроме информации
о маршруте, телематическая информация должна содержать и данные, специфические
Для инвалидов, например, о том, каким образом транспортное средство оборудовано
Для перевозки инвалидов.

Для инвалидов уже в настоящее время поставляются простые средства связи,
Действующие на короткие расстояния, которые встроены и в палочки для слепых
и которые облегчают ориентировку путем активации акустического маяка
транспортного средства городского общественного транспорта, в результате чего
последнее сообщает номер линии и ее маршрут и дает возможность передачи
информации о том. что слепой человек намерен сесть в автобус. Данная информация
передается водителю акустическим маяком, управляемым компьютером транспортного
средства посредством сборной шины IBIS. Связь на короткие расстояния дана малой
мощностью, составляющей десятки МВт.

3.6	СТАНДАРТЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРАВИЛА

В европейских странах выпускаются автобусы, удовлетворяющие требованиям
различных стандартов. Поэтому европейская комиссия DGVII предложила новые
предписания, устанавливающие стандарты конструкции новых автобусов, включающие
в себя и элементы доступности для граждан с пониженной мобильностью. Предписания
действуют с 1999 года.

Организации UITP и UNIFE (Европейское объединение изп повителей рельсовых
транспортных средств) создали Европейский форум рельсового общественного
транспорта, который разрабатывает основную часть технических спецификаций для
транспорта быстроходного типа.

Первые экологические стандарты возникали в начале семидесятых годов. Для многих
загрязняющих веществ стандарты являются в десять раз строже, чем было ранее. Интерес
общественности, рост движения и загрязнения атмосферы в городах подтверждают, что
жесткость стандартов следует постоянно увеличивать. Для предоставления технической
основы для изменения законодательств, которые постоянно должны были бы уменьшать
экологические последствия, но при сохранении разумных расходов, связанных с изменениями
транспортных средств, уже в 1992 году была создана программа Auto/Oil, которая направлена
не только на производ ителей автомобилей, но и на поставщиков топлива. В одной из рабочих
групп обсуждается вопрос, каким образом общественный транспорт и ценовые мероприятия
на транспорте могут уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Принципиальное значение для европейской стандартизации имеют Европейский
Комитет по стандартизации CEN и Европейский Комитет по электротехническим
стандартам CENELEC. В техническом комитете CEN/TC278, который называется
«Road Transport and Transport Telematics», была создана рабочая группа WG3/PT «Public
Transport». Здесь были закончены или разработаны несколько важных стандартов,
решающих технические вопросы общественного транспорта. Работа комитета
концентрируется на следующих проблемах:

•	архитектура систем для передачи информации в транспортном средстве;

•	архитектура систем электронного платежа на общественном транспорте;

•	определение сборных шин в транспортных средствах общественного транспорта;

•	технические параметры оконечных устройств в транспортном средстве: автоматы

маркировки билетов, интерфейс для водителя, дисплеи для пассажиров и т. п.

Чешская Республика принимала непосредственное участие в создании данных
стандартов. Благодаря действию ассоциа гивного договора, стандарты, утвержденные
на европейском уровне, являются обязательными и для Чешской Республики, и её
производители обязаны их соблюдать.
Ниже приведено несколько наиболее важных стандартов:

РТ1 - Road vehicle scheduling and control systems - Part 1: WORLDFLIP definition and application rules for on board data transmission	Определение сборной пины WORLDFLIP
PT - Road vehicle scheduling and control systems on board data transmission between equipment’s inside a vehicle - Part 1-1: Definition of one out of two allowed transmission bus and general application rules	Обмен информацией между устройствами внутри транспортного средства
PT - On board data transmission between equipments inside a vehicle - Part 1: Definition of the transmission bus and general applications rules	Определение пин передачи и обпце правила реализации
PT - Road vehicle scheduling and control systems - Part 1-2: WORLDFI IP cabling specific ation	WORLDFLIP - определение кабелей
PT - Road vehicle scheduling and control systems - Part 3: WORLDFIP message content	WORLDFLIP - содержание сообтдения
PT - Road vehicle scheduling and control systems - Part 4: CAN definition and application rules for onboard data transmission	Определение пины CAN
PT - Road vehicle scheduling and control systems - Part 5: CAN cabling2 specification	CAN - определение кабелей
PT - Road vehicle scheduling and control systems - Part 6: CAN message content	CAN - содержание сообщения
PT - Reference data model	Опорная модель данных
PT - Road vehicles - Visible variable passenger information devices inside the vehicle	Устройства для информирования пассажиров в транспортном средотве
PT - Passengers Information at stops	Информации для пассажиров на остановках
PT - Road vehicles - Dimensional requirements for variable electronic external signs	Габариты внешних управляемых знаков
PT - Validators	Автоматы маркировки билетов
FT - RradVdides- Driver scoiBole iradaicd irtaiaoe requirements - Minimum display and keypad parameters	Механические размеры консоли водителя
PT - Automatic ticket vending machines	Билетные автоматы
PT - Interoperable PT Fare Collection System Architecture	Архитектура систем электронного платежа
PT - Interactive passenger information kiosks	Интерактивные киоски для пассажиров

РТ - общественный транспорт.

Спецификация кабелей является различной для двух допускаемых шин.
3.7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Средства телематики создают интегральную среду, которая может несколькими
разными способами повысить привлекательность транспортных средств городского
общественного транспорта. Результаты международных проектов показывают, что
комбинация хорошей информации пассажиров перед и в процессе поездки вместе
с технологиями для предоставления приоритета проезда городскому общественному
транспорту могут сделать его более интересным и для новых потребителей. С другой
стороны, очевидно, что до тех пор, пока не будут реализованы системы телематики на
городском общественном транспорте, будет продолжаться процесс уменьшения
количества пассажиров.

Важно то обстоятельство что различные системы можно взаимно комбинировать.
Гражданин, например, с помощью Интернета может определит, какова реальная
ситуация с транспортными услугами. В случае транспортных проблем система может
предложить ему другой вариант маршрута поездки при использовании различных
видов городского общественного транспорта а также дать расчет возможной экономии
времени на поездку.
ОРГАНИЗАЦИЯ

СТОЯНОК
ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ

4.1	Введение.................182

4.2	Применение телематических

устройств на стоянках
и в гаражах..............182

4.3	Решение проблемы стоянок

транспортных средств при
разработке транспортной
планировки города........183

4.4	Емкость стоянок и парковок

на дорогах общего пользования ... 183

4.	Охраняемые стоянки

и	парковки...............191

4.6	Перехватывающие стоянки

и парковки типа P+R......191

4.7	Емкости гаражных стоянок.201

4.8	Информации о стоянках

и парковках и наличии свободных
мест в них в Интернете...211

4-9	Заключение...............212

4
4.1	ВВЕДЕНИЕ

Транспорт является одним из факторов, который существенным образом обуславливает
жизнь в городе и влияет на его дальнейшее развитие. Количество въезжающих
и выезжающих из города транспортных средств, а также количество транспортных средств
специального назначения, натичие мест для организации стоянок транспортных средств
зависит от транспортной планировки города и уровня обслуживания транспорта на этой
территории. Будущее развития транспорта в городе и возможности передвижения населения
определяются эффективностью учета проблем транспорта при планировке города
и качеством технических условий на строительство транспортной инфраструктуры.

Одновременно необходимо создавать в рамках города систему, позволяющую обеспечить
комплексное решение проблемы организации стоянок транспортных средств всех видов
транспорта на ближайшую и дальнюю перспективу. Следует иметь в виду, что парковка
автомобилей касается практически всех жителей на территории города и ее решение является
предметом весьма критического наблюдения и оценки обществом. Система, внедренная без
конструктивного диалога с общественностью в большинстве случаев не принимается и ее
правила не соблюдаются, в результате чего она является неэффективной. Лимитирующим
условием ее реализации и последующей успешной и эффективной эксплуатации является
наличие политической воли и поддержки городских административных органов. Реализация
системы стоянок транспортных средств представляет собой длительный процесс.

При решении этого вопроса можно использовать опыт многих европейских городов,
который подтверждает необходимость решения проблемы стоянок и парковок одновременно
в рамках всего города. Однако ни одна модель не может быть перенесена полностью, поэтому
необходимо в рамках данного города создавать собственную систему, которая отвечала бы
конкретным потребностям населения и финансовым возможностям города.

4.2	ПРИМЕНЕНИЕ ТЕЛЕМАТИЧЕСКИХ
УСТРОЙСТВ НА СТОЯНКАХ

И В ГАРАЖАХ

В настоящее время постоянно растут требования, предъявляемые к качеству
в области транспорта и поэтому необходимо усовершенствовать устройства
и механизмы, работающие в транспортных системах. II в области организации стоянок
находят все более широкое применение телематические транспортные системы,
использование которых способствует повышению уровня обслуживания.

Применение телематических услуг можно найти в различных секторах, образующих
систему обслуживания стоянок. Речь идет, в частности, о направляющих системах
к парковкам всех видов (P+R, охраняемые стоянки, гаражные сооружения и т.д.),
связанных с центром управления, системах парковочных автоматов и их соединении
с центром управления, информационных системах в крупных гаражах и не в последнюю
очередь, о многих технологических устройствах, которыми оборудованы парковки.
Весьма важным является и взаимное соединение всех систем транспорта в состоянии
покоя с системой городского управления транспортом.

В эту область также входит система электронной оплаты (EFC, Electronic Fee Collection),
с которой необходимо считаться в будущем, как с очень эффективной системой не только
в области транспортной инфраструктуры (электронная оплата за проезд на
автомагистралях, электронная оплата проезда по городу и т. д.), но и в области обслуживания
стоянок (электронная оплата парковки). Эта система является перспективным подходом
к решению проблемы оптимального финансирования транспортной инфраструктуры
и одновременно подходящим средством оптимизации и управления транспортом,
повышения преимуществ городского общественного транспорта и парковки [66].

4.3	РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ СТОЯНОК
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ
РАЗРАБОТКЕ ТРАНСПОРТНОЙ

ПЛАНИРОВКИ ГОРОДА

В принципе можно сказать, что планировка города предопределяет потребительскую
структуру и спрос на площади стоянок и гаражных сооружений. К решению вопроса стоянок
в городе нельзя приступать как к задаче, касающейся отдельных районов города и их органов
власти, это относится к общему городскому решению проблемы организации стоянок в городе.

Проблематика решения вопроса организации стоянок в зависимости от планировки
города может быть разделена на три следующих вида:

•	Городские территории с подавляющим предложением коммерческой
деятельности, услуг и т. д., где наблюдается большой спрос на площадь парковки,
особенно в течение дня. Ночью эта территория занята минимально. Так можно
характеризовать территорию в центре города. Решением проблемы стоянок
является регулирование и организация парковки автомобилей клиентов
и работников в течение дня с применением элементов телематики.

•	Смешанные городские территории, обладающие относительно большим
предложением коммерческой деятельности, услуг и т. д., имеющие относительно
плотную жилую застройку. Проблема заключается в парковке в течение дня
и хранении транспортных средств жителей (жители, постоянно проживающие в данной
зоне). Решение проблемы стоянок в этом случае заключается в сложной организацш
парковки в течение дня и в обеспечении регулируемого роста емкости стоянок ночью.

•	Городские территории с резко выраженной жилой застройкой без значительной
коммерческой деятельности и услуг, т. е с достаточным предложением площадей
парковки в течение дня. Ночью может появиться недостаток мест постоянных
стоянок для местного населения. Это характерно для районов с многоэтажными
жилыми домами. Решением является увеличение площади стоянок и гаражей.

Проблема организации стоянок далее делится в зависимости от основных типов стоянок:

•	площади для стоянки и остановки на дорогах общего пользования;

охраняемые стоянки;

стоянки типа «Park and Ride» («Оставить и Ехать») (далее P+R);
большие площади стоянок в гаражных сооружениях.

4-4 ЕМКОСТИ СТОЯНОК И ПАРКОВОК

НА ДОРОГАХ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ

Площади для стоянки на дорогах общего пользования известны и являются
конечными. Их увеличение в ограниченном объеме возможно только за счет изменения
режима движения транспортных потоков и реконструкции автомобильных дорог. При
современных темпах роста количества автомобилей и объемов транспортной работы
организация и эффективное управление стоянками на дорогах общего пользования
являются необходимостью.

Целью регулирования не является удовлетворение растущего спроса. Общим
приоритетом является организация постоянных стоянок для транспортных средств
жителей города, а только потом абонементная парковка посетителей в режиме и объеме,
удовлетворяющих условиям и потребностям данной территории. Несмотря на то, что
одним из общих принципов регулирования является приоритет постоянных стоянок
для транспортных средств жителей, необходимо иметь в виду, что эту проблему
следовало бы решать главным образом владельцу автомобиля, а городу следовало бы
только оказывать помощь при решении этой проблемы городских жителей.

Большой уровень парковки одной категории клиентов, достигаемый за счет других
потребительских групп, может привести к нарушению естественных функций
территории, т. е. к понижению предложения услуг и в результате этого к снижению
занятости. Целенаправленной организацией нужно обеспечить необходимый уровень
транспортного обслуживания данной территории. Одной из главных целей организации
стоянок является перевод автомобилей из общественных мест в гаражи и использование
освободившейся площади для пешеходов.

Любая форма организации или регулирования будет неэффективной, если
общественность ее будет игнорировать. Поэтому необходимо, чтобы изменения такого
характера были поддержаны и с юридической точки зрения, т. е. созданием
законодательных условий для принятия решений и наказаний в случае несоблюдения
установленных правил. С этим связан вопрос последовательного контроля и штрафов.

4.4.1 Система парковочных автоматов

Система парковочных автоматов используется, главным образом, в условиях
парковки на дорогах общего пользования, где она обеспечивает автоматическую оплату
парковки автомобилей. Изготовителей таких устройств много и поэтому предложение
функций автоматов является широким. Здесь будут приведены только общие
характеристики автоматов, которые обеспечивают обычные функции.

Основные узлы парковочного автомата:

Парковочный автомат состоит из следующих узлов (передняя панель с описанием
отдельных узлов даны на рис. 4.1).

Блок отображения

Блок отображения содержит дисплей связи с автоматическим освещением
(в зависимости от уровня освещенности). Посредством этого дисплея клиент
получает информацию о текущей дате, инструкцию по осуществлению платежа и об
обшей сумме введенных монет. Блок отображения далее содержит дисплей реального
времени, который дает клиенту информацию о точном времени, по которому может
определить истекло ли время парковки в случае ее временного ограничения
(например, действие от 8 до 18 часов). Далее он получает информацию о времени
действия парковочного талона.
Многоязычная среда коммуникации

Многоязычная среда предусмотрена, главным образом, в центре городов для
обеспечения коммуникации с иностранцами. Дисплей содержит указания по
использованию на нескольких языках мира, выбираемых по желанию.

Панель управления

Блок панели управления управляет всеми процессами, протекающими
в парковочном автомате. Программное обеспечение и данные о работе автомата
хранятся в запоминающем устройстве EPROM. Данные защищены с помощью
резервной батареи. Назначение данных будет объяснено ниже.

Вход для карты

Блок карты дает возможность осуществления электронного платежа с помощью
микропроцессорной или магнитной карты. После ввода карты из ее кредита
автоматически вычитается требуемая сумма.

Вход для монет

Монетный блок дает возможность осуществления платежа наличными только при
использовании монет, указанных на информационном щитке. Щель ввода монет
заблокирована электромагнитным устройством защиты от ввода неметаллических
предметов. Автомат рассчитан на возврат сдачи при переплате.

Блок контроля монет

Блок контроля монет - это оптико-электронное устройство, с помощью которого
контролируются введенные монеты.

Монетный магазин

Монетный мат азин - это ящик для монет. В ящике предусмотрены датчики,
препятствующие его переполнению.

Способ выемки денег

Выемку денег из автомата может осуществлять только уполномоченное лицо,
которое получает своевременную информацию о переполнении монетного ящика
с помощью сигнализации от автомата.

Источники напряжения питания

В качестве источника питания парковочного автомата можно использовать.

~ батареи, сухие элементы с аккумулятором, срок службы — около 1 года;

~ аккумулятор;

~ солнечная батарея с аккумулятором;

~ сеть 220 В в комплекте с аккумулятором;

~ сеть городского освещения в комплекте с аккумулятором.
Соединение парковочных автоматов с центром управления
транспортом города

Централизация даег возможность соединения автоматов с диспетчерским центром
с помощью сети радиосвязи (в частности, GSM) или с помощью проводных линий
связи. В диспетчерский пункт передаются сообщения о всех видах отказов,
предупреждений, вмешательств, о переполнении монетного магазина, выемке денег,
а также сообщения-предупреждения возможного отказан т. д. Можно работать и в двух

направлениях с возможностью дистанционного программирования автоматов.

В диспетчерском центре система осуществляет обработку данных о выемке дени,
идентификации автомата, отдельных платежах, состояниях отказа, вмешательствах
в автомат и т. п. Эти информации позволяют с одного места управлять и поддерживать
в рабочем состоянии большое количество парковочных автоматов

Рис. 4.1

Передняя панель парковочного
автомата:

I	- дисплей коммуникации;

2	- дисплей времени;

3	- ввод монет;

4	— информационный щиток о типе
принимаемых нонет;

5	— кнопка подтверждения платежа,

6	— кнопка сброса;

7	- ящик о гя возврата монет;

8	- ящик выдачи парковочных талонов;

9	— информация об использовании
автомата, тарифах, времени работы
и т. п

На рис. 4.2 и рис.4.3 показаны два вида парковочных автоматов.

4.4.2	Способы платежа за пользование стоянкой

4.4.2.1	Сисггмл аддтцжА наличными

Плата при въезде

В данном случае клиент предоплачивает время, в течение которого он будет
пользоваться парковкой. До истечения предоплаченного времени парковки, которое
указано на парковочном талоне (талон с магнитной дорожкой или штрих-кодом) клиент
должен покинуть парковку или предоплатить следующий интервал времени.
Рис. 4.2

Парковочный автомат
без солнечной батареи

Рис. 4.3

Парковочный автомат
с солнечной батареей

Оплата перед отъездом

В этом случае клиент получает магнитную карту (или талон с магнитной дорожкой),
где указан номер талона, дата и время приезда. На этом этапе клиент не платит. Если
он хочет покинуть место парковки, он должен ввести карту (или талон) в автомат
оплаты, который его информирует о сумме, которую он должен заплатить. После
платежа талон возвращается клиенту с закодированной новой информацией на
магнитной карте (магнитной дорожке талона), позволяющей клиенту покинуть место
парковки.

Эта система используется, главным образом, на охраняемых стоянках и в гаражах.
Клиентам, использующим парковку регулярно, можно предложить специальные
парковочные карты.
4.4.2.2	Система электронного платежа

В настоящее время используется также система электронного платежа EFC (Electronic
Fee Collection), которую можно использовать при оплате услуг, предоставляемых на
стоянке. Клиенту автоматически вычитается денежная сумма за предоставленные услуги
из его микропроцессорной карты.

Рис. 4.4 Примеры микропроцессорных карт

Эта электронная система является также эффективным инструментом
регулирования движения, так как она дает возможность, например, повысить стоимость
парковки в определенных регионах. Благодаря автоматическому вычитанию денежной
суммы, обеспечена 1 ООпроцентная оплата предоставленных услуг.

Под станцией оплаты подразумевается устройство, расположенное рядом с дорогой
в месте, которое считается границей входа в платную зону. Связь устройства в автомобиле
со станцией оплаты является беспроволочной и осуществляется, в частности, с помощью
системы DSRC (Dedicated Short Range Communication).

4.4.3	Пример создания

«Зоны платной парковки» в центре Праги

Основным шагом в процессе регулирования использования стоянок в Праге было
введение новой организации парковки на правом берегу района Прага 1 под названием
«Зона платной парковки» (в дальнейшем только ЗПП). ЗПП используется с апреля
1996 г. Внедрение системы было в начале весьма положительным. Снижение занятости
с 92 % до 76 % представляло собой снижение количества целевых транспортных
средств приблизительно на 2700 автомобилей в день. Эффективность системы всегда
зависит от степени соблюдения ее правил общественностью. После сомнений,
сопровождающих правовую поддержку ЗПП, наступил полный развал ЗПП
и дискредитация этого способа регулирования. В результате последующего внесения
правовых изменений (наличие создания зон по закону №13/1997 Св. о наземных
коммуникациях) эффективность регулирования ЗПП частично повысилась. Однако
она до сих пор не достигла требуемого эффекта.

ЗПП направлена, главным образом, на регулирование парковки автомобилей
приезжих и, по существу, не ограничивает возможности стоянки автомобилей
жителей города. ЗППразделена на три отличающиеся иветом части с различными
режимами парковки автомобилей (зоны отличаются друг от друга
продолжительностью парковка):

Оранжевая зона предназначена для кратковременной парковки автомобилей приезжих
в район Прага 1 с ограничением времени парковки, составляющим не более
2 часов. Обозначение зоны, а также способа парковки показано на рис. 4.5.
Оплата парковки автомобиля осуществляется монетами с помощью
парковочного автомата (рис. 4.6), который выдает парковочный талон
в зависимости от оплаченной суммы. Водитель обязан расположить талон на
видном месте на приборной доске своего автомобиля. Время работы
и стоимость парковки указаны на парковочном автомате. Минимальное время,
которое можно выбрать, составляет 15 минут.

Рис. 4.5

Транспортное обозначение
оранжевой зоны

Рис. 4.6

Парковочный автомат
оранжевой зоны

Зеленая зона предназначена для парковки средней продолжительности автомобилей
посетителей района Прага 1, причем время парковки ограничено и составляет
не более 6 часов. Платеж за парковку осуществляется монетами с помощью
парковочного автомата, который выдает талон в зависимости от оплаченной
денежной суммы. Водитель располагает талон на видном месте на приборной
доске своего автомобиля. Время работы и стоимость 1 часа парковки указаны
на парковочном автомате. Минимальное время парковки, которое можно
выбрать, составляет 30 минут.
Синяя зона предназначена для продолжительной повседневной стоянки автомобилей
местных жителей, постоянно проживающих в районе зоны платной парковки
(резиденты), и обществ с юридическим адресом в районе зоны платной
парковки (абонементы). Автомобили вышеуказанных владельцев обозначены
парковочной картой, которая дает право на парковку в соответствующей
подобласти (секторе), указанной на карте (рис. 4.7). Разбивка зоны на секторы
(синяя зона в Праге разбита на 3 сектора) препятствует занятию
соответствующих мест стоянки приезжими из других секторов. Парковка
в другом секторе синей зоны, отличном от сектора, для которого была выдана
карта, подчиняется правилам парковки, действительным для каждого обычного
посетителя.

Рис. 4.7 Карта для парковки резидентов

Водители автомобилей, незаконно стоящих в вышеуказанных зонах без
действительного талона из парковочного автомата или без действительной карты для
парковки, наказываются полицией. В то время как действие оранжевой и зеленой зон
ограничено по времени с понедельника по субботу от 8 до 18 часов, режим синей
зоны действует непрерывно.

Соединение системы парковочных автоматов оплаты с центром управления до
настоящего времени в Праге не реализовано, что влечет за собой следующие проб гемы.

•	невозможно осуществлять дистанционный контроль заполнения монетного
ящика;

•	невозможно иметь текущую информацию о состоянии парковочного автомата
с точки зрения отказа или кражи денег;

•	невозможно дистанционно управлять или изменять программу работы автоматов
(например, изменение тарифа).

Следует подчеркнуть, что в рамках ценовой и транспортной политики города, плата
за использование мест парковки на дорогах должна быть выше платы за использование
мест стоянок в гаражных объектах. Это приводит к преимущественной парковке
и постоянной стоянке автомобилей в подземных объектах.
4.5	ОХРАНЯЕМЫЕ СТОЯНКИ И ПАРКОВКИ

В настоящее время стоянки такого типа являются важной частью решения проблемы
площадей для стоянок В зависимости от их расположения, потребительской
структуры и характера работы их можно разделить на следующие категории:

•	парковки в коммерчески интересных местах с высоким спросом на парковку
приезжих;

•	парковки в плотно заселенных местах, основной целью которых является
предоставление мест для долгосрочной стоянки.

Проблема часто заключается в разном уровне предоставляемых услуг, зависящем
от конкретного оператора парковки. Необходимо составить единый порядок работы
и внедрить единый способ обслуживания клиентов, т. е. унифицировать оборудование
парковок и услуг, предоставляемых отдельными операторами (оснащение парковок,
ценовые условия, показатели надежности, безопасности и т. п.).

Для повышения уже вышеупомянутой защиты автомобилей от угона целесообразно
использовать системы телевизионного наблюдения. Можно охранять и несколько
парковок одновременно и путем их присоединения к центру управления движением
транспорта с постоянным контролем в максимальной степени повысить безопасность
автомобилей. Использование этой системы относится не только к охраняемым
стоянкам, но, естественно, и к другим видам стоянок, где можно обеспечить
безопасность стоянки или остановки автомобилей. Передачу сигнала лучше всего
обеспечить по радиоканалам. Для снижения требований, предъявляемых к объему
передачи, достаточной является передача изображения с помощью «медленного
телевидения», когда изображение снимается с частотой одного кадра в несколько
секунд и в таком виде передается в центр управления.

4.6	ПЕРЕХВАТЫВАЮЩИЕ СТОЯНКИ

И ПАРКОВКИ 1 НПА P+R

Система стоянок P-t-R (Park and Ride) является типичным примером эффективного
применения телематики. Она дает возможность комбинировать различные виды
транспорта - применение легковых автомобилей вне города и городской общественный
транспорт (автобус, троллейбус, поезд, метро) в центре города. Необходимой
предпосылкой такого способа транспортного обслуживания является наличие
достаточно крупных перехватывающих парковок вблизи остановок (станций)
общественного транспорта, прежде всего у главных дорог наряду с ценовой политикой,
заставляющей водителя не использовать свой автомобиль для поездки в центр города.
Успех системы обусловлен, главным образом:

• выгодами и повышением качества работы городского общественного транспорта;
*	тарифным объединением парковок с интегральной транспорт ной системой города

путем использования комбинированного тарифа за парковку и проездных или
льготных суточных талонов для проезда на общественном транспорте;

более коротким временем поездки по сравнению с индивидуальным транспортом;
постоянной пропагандистской работой с водителями.
функцию парковок P+R можно с технической точки зрения разделить на следун пцие части:

•	система направления автомобилей на парковки P+R;

•	система технологического обслуживания собственно парковки Р HR;

•	коммуникационное оборудование и включение парковки P+R в систему
городского управления движением.

4.6.1	Система направления к местам парковки P+R

Система направления к перехватывающим парковкам является одной из подсистем
городской системы управления работой транспорта. Ее включение в вышестоящую
систему управления дает возможность мониторинга занятости парковок в принимать
последующие решения, касающиеся управления транспортом. С точки зрения
используемых дорожных знаков и возможности обеспечения гибкой транспортной
информации можно системы направления автомобилей к парковкам P+R разделить на:

•	статические системы направления автомобилей;

•	динамические системы направления автомобилей.

Система должна соответствовать следующим общим принципам:

•	Она должна обеспечивать фактическую, точную и полную информацию
о количестве свободных мест и об оптимальном маршруте к ближайшим местам
парковки не только на подъездных дорогах, но и, например, на главных
перекрестках.

•	Система направления к свободным парковкам должна оставаться эффективной
и при полном занятии одной или нескольких перехватывающих парковок P+R, т.
е. на состояние занятия парковки должны реагировать устройства оптической
сигнализации в данной области, для того чтобы избежать перегрузки направления
к занятой парковке P+R.

•	Проектируемая система должна быть единой на всей территории города, понятной
и допускающей дальнейшее развитие.

•	Исполнение информационной системы должно соответствовать законодательству.

Система направления служит, в первую очередь, для информирования водителей
о ближайших свободных стоянках с предложением требуемой оперативной
информации, включая предложение оптимального маршрута к рекомендуемой стоянке.
Направляющие системы найдут применение не только в системах парковок P+R
и охраняемых стоянок, но также в случае крупных стоянок в гаражах. Положительное
влияние направляющих систем на работу транспорта в городах отмечено в рамках
одного из крупнейших европейских проектов городского управления ROMANSE,
который в городе Саутхемптон использует 28 управляемых информационных табло
для направления автомобилей к стоянкам. В 1994 году 53 % опрошенных считало
систему направления к парковкам полезной, в то время как в 1996 г. их количество
увеличилось до 72 %. Существенным является то, что экономия времени в пересчете
на одно транспортное средство составляла в среднем oi 1 до 3 мину г.
Статические системы направления автомобилей к месту стоянки

Речь идет о направлении с помощью фиксированных дорожных знаков. В принципе
используется комбинация информирующих знаков Dlla и «Место стоянки»,
дополненных информационным табло с указанием названия, расстояния и направления
к ближайшей стоянке, которое может быть дополнено информацией о виде городского

общественного транспорта, услугами которого затем можно воспользоваться,
и продолжительности проезда в центр (рис.4.8).

Недостатком статической системы является невозможность ее согласования

с резкими изменениями количества свободных мест на стоянке (ее заполнение)
в результате невозможности системы реагировать на эти изменения, не происходит
изменения маршрута движения автомобилей к другим незанятым стоянкам.

Рис. 4.8
Фиксированный
информационный знак

Динамическое направление
автомобилей к месту парковки

Система динамического направления является
составной частью транспорт ь телематической системы
и использует информационные табло с управляемыми или
фиксированными дорожными знаками, посредством
которых водители получают важную оперативную
информацию о ближайших стоянках, степени их
занятости и расстоянии до них. Система может
порекомендовать, например, и оптимальный маршрут
движения к ближайшей неполностью занятой стоянке.

Необходимо, чтобы системы локальных парковок
обеспечивали мониторинг количества въезжающих
и выезжающих автомобилей, на основании чего можно
определить изменение количества автомобилей на
парковке и определить текущее заполнение парковки (это
можно обеспечить установкой детекторов, считающих
автомобили, въезжающие на парковку и выезжающие из
ней, или другие показатели, которые позволят
осуществля гь мониторинг движения автомобилей).

Полученную таким путем информацию необходимо передать в городскую систему
управления, которая осуществит обработку данных и подсчитает количество свободных
мест на стоянке. Вдоль дороги расположен ряд информационных управляемых табло,
обеспечивающих информацию о состоянии занятости парковок, причем все
информационные табло управляются от центра управления или только из места парковки.

Локальная система осуществляет сбор данных от отдельных парковок,
обрабатывает их и управляет отображением информации на управляемых
информационных табло. Передача данных между стоянками, управляемыми
Информационными табло и системой управления, должна обеспечиваться с помощью
постоянно работающей линии связи, для юго чтобы можно было обеспечить
Достоверность информации и надежность системы. С точки зрения расположения
Информационных табло необходимо, чтобы водители с достаточным опережением
получали информацию о занятых парковках и могли изменить маршрут движения без
лишнего маневрирования (разворот автомобилей и т. п.).
4.6.2	Система управления стоянками P+R

Динамической направляющей системой необходимо как-то управлять. Если сеть
парковок большая, то лучшим решением является присоединение отдельных парковок
к общегородской системе управления, которая обеспечивает все функции и позволяет
дистанционно управлять всеми подсистемами с центрального пульта управления.
Система управления парковкой обеспечивает следующие функции:

•	сбор и обработку данных о количестве автомобилей на отдельных стоянках;

•	передачу информации о количестве свободных мест на отдельных стоянках
управляемым информационным табло;

•	сбор и хранение информации о состоянии оборудования динамической
направляющей системы;

•	отображение всей вышеперечисленной информации, а также плана города
с расположением парковок и их состоянием;

•	вмешательство обслуживающего персонала в систему при необходимости
изменить отображаемые состояния или оперативные параметры.

Блок управления данной системой состоит из компьютера с установленной
программой, по которой он обрабатывает и оценивает все эти данные. Однако, если
имеется только небольшое количество стоянок, то не имеет смысла тратить большие
средства на создание системы управления. Более целесообразным является управление
каждой стоянкой отдельно. Преимуществом сети с центральным управлением является
возможность расширения системы новыми устройствами (например, установка новых
информационных табло, которыми невозможно управлять только из одного места,
строительство новых стоянок).

Управляемые информационные табло отображают переменные символы
в комбинации с фиксированными дорожными знаками. Эти дорожные знаки
предоставляют водителям оперативную информацию об емкости стоянок,
подключенных к системе направления автомобилей к стоянкам. Речь идет об
информации о количестве свободных паркомест (конкретно или только в случае
занятой/незанятой парковки), о наименовании стоянки, направлении и расстоянии до
местоположения стоянки.

По способу отображения информации управляемые информационные табло
подразделяются на:

•	информационные табло со встроенным управляемым модулем со светодиодами
или с бистабильными элементами - речь идет об информационных табло,
в которых фиксированные знаки комбинируются с управляемым модулем.
Переменная информация касается количества свободных мест. На рис. 4.9
ирис. 4.10 показано исполнение информационных табло с управляемыми
модулями, информирующими о количестве свободных мест на стоянках;

•	информационное табло с управляемым полем отображения, образованным
ламелями — информационное табло образовано ламелями с информацией
о занятости парковки в виде СВОБОДНО - ЗАНЯТО. На рис. 4.11 приводится
пример такого информационного табло.
LETISt£ RUZYNE: ф
ИФ VOLNA MISTA

Рис. 4.9

Информационное табло
с указанием количества
свободных мест на ближайших

стоянках

Рис. 4.10

Пример табло, установленного
на парковке аэропорта Рузыне,
информирующее о количестве
свободных паркомест

Рис. 4.11

Информационное табло с надписями
«СВОБОДНО - ЗАНЯТО»

Электропитание информационных табло
решается в индивидуальном порядке с учетом
местных условий. Ввиду необходимости
кабельной проводки в случае питания от сети
230В можно дать предпочтение питанию от
аккумуляторов с ночной подзарядкой от сети
городского освещения (мощность,
потребляемая информационным табло —
небольшая). Символы на табло выполеняются
из световозвращающих материалов.

Связь с городской системой управления
можно обеспечить различным образом. Ввиду
низкой частоты обмена информацией
целесообразно использовать цифровую сеть
GSM. Соединение между системой сбора
данных (терминал на парковке), системой
управления знаками и информационными
табло может быть выполнено путем
различных технических решений. По
характеру соединения различаются
следующие виды передачи:

•	кабельная линия;

•	линия радиосвязи.

В случае передачи данных посредством кабельных линий передачи можно использовать
различные способы реализации.

Использование единой телефонной сети. В этом случае существуют два
основных способа присоединения: с помощью модема и цифровое. В случае передачи
с помощью модема речь идет об аналоговой передаче. В цифровых сетях имеется
возможность использования услуг ISDN. Справедливо общее правило, что надежность
передачи данных в цифровой сети выше.

ЬеЙ	4 ОРГАНИЗАЦИЯ СТОЯНОК ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ	195
Создание собственной стационарной сети. В случае более жестких требований,
предъявляемых к безопасности, надежности и доступности передачи информации
необходимо приступить к созданию собственной телекоммуникационной сети, которая
является более дорогой.

Выбор вида соединения зависит от объема передаваемой информации и от расстояний
между отдельными точками системы, от требований, предъявляемых к передаче данных
и, не в последнюю очередь, от объема капиталовложений и производственных расходов.
Учитывая характер информации, передаваемой между системой сбора данных и блоком
управления парковкой, значительно выгоднее иметь непрерывную связь. Далее
необходимо рассчитывать на возможность увеличения количества стоянок, включенных
в систему. Поэтому необходимо использовать модульную систему.

Общая схема связи парковки Р+Р., информационных табло (ИТ) с городским
центром управления показана на рис. 4.12.

4.6.3	Надежность системы P+R

Для того, чтобы эта система могла служить водителям, необходимо чтобы она
завоевала их доверие, которое зависит, в первую очередь, от надежности и правдивости
предоставляемой информации. Этот аспект можно разделить на четыре части:

Работа системы. Устройство, которое обеспечивает автоматический мониторинг
различных элементов системы (детектирование, связь и управление), обеспечивает
надлежащую актуальность данных и немедленно передает оператору сообщение
о возможных ошибках.

Правильность определения текущей занятости парко.мест. Мониторинг
въезжающих и выезжающих автомобилей и эффективное управление системами въезда
и выезда является решающей предпосылкой эффективной работы всей системы
паратранзита P-'-R.
Точность информации о времени проезда по сети дорог в районе. Для получения
точной информации должно быть как можно более точно измерено расстояние между
знаком и соответствующим местом парковки. Предпочитается динамическая
информация, которая непрерывно актуализируется. В случае фиксированной
информации (статические знаки) в систему вводятся значения времени отъезда
в фиксированных значениях, которые оперативно возобновляются.

Отработка алгоритмов, используемых для прогноза занятости стоянок.
Прогнозируемое значение занятости парковки определено, с одной стороны, качеством
и комплексностью алгоритмов, используемых в системе, и, с другой стороны,
правильным заданием параметров алгоритмов на основании практической работы.

Далее необходимо придать особое значение максимальной информированности
водителей. Поэтому целесообразно предоставлять эту информацию не только
оптически, но использовать и радиовещательные станции для передачи текущей
информации, сети Интернет с текущей («онлайн») информацией о доступных
парковках и т. п.

Для этих целей целесообразно создать городскую информационную систему,
позволяющую получать информацию о доступных парковках, об их занятости
и местонахождении. Интересным решением является бронирование мест для парковки,
что может быть осуществлено дистанционно с помощью различных средств связи
(телефон, сеть Интернет и т.д.).

4.6.4	Технические подсистемы парковок P+R

Нижеперечисленные устройства обеспечивают правильное функционирование
парковки P+R, включая надежность системы парковок. С этими устройствами, которые
служат для обеспечения собственно работы парковки, встречаемся не только на
парковках, но эти системы применимы в случае других видов парковки (например,
коллективные гаражи, охраняемые стоянки). Основными техническими средствами,
используемыми при организации стоянок P+R, являются:

Стойка выдачи стояночных талонов при въезде. Присутствие автомобиля
фиксируется детектором в виде индуктивной петли. Стойка после нажатия на кнопку
выдает стояночный талон или в случае использования предоплаченных стояночных
карт снимает код карты и проверяет ее действие. Данные передаются с помощью
интерфейса RS232 для дальнейшей обработки. После получения соответствующего
сигнала открывается шлагбаум и автомобиль имеет возможность въехать на
территорию стоянки.

Стойка со считывателем стояночных талонов на выезде: Присутствие
автомобиля фиксируется с помощью детектора в виде индукционной петли.
Считыватель оплаченных стояночных талонов или предоплаченных стояночных карт
разрешает выезд автомобиля с помощью выездного шлагбаума и сигнализации. Данные
передаются посредством интерфейса R232. В результате соединения с системой
Управления происходит регистрация отъезда и освобождения паркоместа, что
показывается на информационных направляющих табло.
Платежный автомат. Он в случае платежа (наличного или безналичного)
обеспечивает прием наличной платы за парковку автомобилей. Пример автомата
показан на рис. 4.13.

Детектор в виде индуктивной петли или другая регистрирующая система.
Система основана на установке двух петель на въезде и двух петель на выезде
(в случае разделенных въезда и выезда).Первая петля служит для регистрации
присутствия автомобиля возле автомата выдачи талонов при въезде. Вторая петля
располагается в пространстве под брусом шлагбаума и контролируй наличие
автомобиля с целью исключения преждевременного опускания шлагбаума или

Рис. 4. 13

Пример автомата оплаты

проезда другого автомобиля.
Совместно с детектором
обеспечивается мониторинг въезда
и выезда автомобилей. Расположение
индуктивных петель на въезде
схематически представлено на
рис. 4.14. Для регистрации
присутствия автомобиля можно
использовать и другие системы,
например фотоэлемент.

Шлагбаум. Обеспечивает въезд
и выезд автомобилей. Взаимодействие
шлагбаума с регистрирующим
устройством (индуктивная петля)
повышает безопасность работы в зоне
шлагбаума, так как наличие
автомобиля под брусом шлагбаума
детектируется и не может произойти
преждевременное опускание бруса.
Питание осуществляется от сети 230 В
или от аккумуляторов, которые могут
быть использованы в качестве
резервных источников питания. Для
управления шлагбаумом, кроме
автоматического управления (петля
индукции, дистанционное управление,
магнитные карты) целесообразно
использовать и ручное управление на
случай аварии системы. На случай
столкновения шлагбаум оснащен
механическим предохранителем,
который останавливает брус при
столкновении с препятствием.

Сигналы. Шлагбаумы на въезде
и на выезде дополнены двойными
сигнальными огнями (красный
и зеленый). Сигналы информируют
водителя о возможности въезда на
Рис. 4.14

Расположение
индуктивных петель
на въезде на стоянку

стоянку после выдачи стояночного талона или микропроцессорной карты при въезде
или выезде со стоянки после контроля оплаченного стояночного талона или
микропроцессорной карты при выезде. Последнее происходит под контролем системы
управления, которая получает команду от детектора и одновременно от автомата въезда
или автомата выезда.

Электромагнитные за.мки для гаражей. Эта система позволяет войти
в защищаемое пространство (например, в запертые гаражи) только уполномоченным
лицам, идентификация которых осуществляется по микропроцессорным картам или
стояночным талонам. В системе используется считыватель, соединенный с блоком
управления (после идентификации клиента по его карте или по талону его код
передается в блок управления, который обслуживает базу данных карт или талонов
и указания для уполномоченных лиц). Если все в порядке, то выдается команда для
открывания электромагнитного замка. Системы запирания пространства
электромагнитным замком повышают безопасность охраняемых парковок
с минимальным участием человеческого фактора, так как только уполномоченное лицо
(водитель автомобиля, пассажир, обслуживающий персонал парковки) имеет право
находиться в пространстве парковки. Следует добавить, что ко всем
вышеперечисленным узлам предъявляются жесткие требования, с точки зрения
безотказной непрерывной работы. Вариант структуры оборудования парковки
вышеописанными устройствами показан на рис. 4.15.

/

Рис. 4. 15

Схема технологического
обслуживания парковки Р ь/?
4.6.5	Пример стоянок типа P+R в г. Праге

Описанная система перехватывающих стоянок была предложена для г. Праги и до
настоящего времени было реализовано около 1100 паркомест на 9 стоянках. Анализ
использования стоянок, охватывающий период январь - июнь 1999 г., показал, что на
100 % заняты стоянки Зличин I и II (А), Нове Бутовице (В) и Радлицка (С). Стоянка
Черны Мост (F) занята на 90 %. Уровень занятости остальных стоянок не ниже 70 %.
Эта система интегрирована с системой городского управления транспортом, конкретно
с главным центром управления транспортом (ГЦУТ) таким образом, что каждая стоянка
передает ГЦУТ информацию о занятости.

О занятости 100 % информируют и средства массовой информации (передача
«Зеленая волна» и т. п.). Оптимальным является состояние, когда у стоянок существует

резерв для полного покрытия спроса.

С точки зрения влияния P+R на снижение транспортной нагрузки автомобильным
движением, важными являются, в частности, результаты, полученные на стоянках
в Черны Мост (F), Зличин (А), Скалка (Е) и Опатов (D). Для эксплуатации готовятся
стоянки в Палмовка, Радотин и Беховице. Расположение этих мест указано на карте
рис. 4.16. Буквы - это названия стоянок типа P+R. Черным цветом обозначены
работающие стоянки, красным цветом - планируемые стоянки (в тексте буквы указаны
в скобках после наименования стоянки).

Рис. 4.16

Карта г. Праги с указанием
парковок системы P+R

При въезде на стоянку
P+R	автомобиль

останавливается у входного
шлагбаума, где водитель из
стойки выдачи талонов
вынимает	талон,

обозначенный штрих-кодом,
датой и временем. Эти данные
записываются в базу данных
приезда. Данные передаются
в центр управления, который
уменьшает информацию
о количестве свободных мест
на стоянке, отображаемую на
информационных табло

в рамках направляющей
системы. После печати
стояночного талона

открывается входной
шлагбаум и светофор перед шлагбаумом дает зеленый сигнал. Время открывания
шлагбаума установлено автономно в блоке управления шлагбаумом. Под брусом
шлагбаума расположена индуктивная петля, которая регистрирует наличие автомобиля
и исключает преждевременное опускание бруса шлагбаума на автомобиль.

Если автомобиль въедет в пространство под шлагбаумом, то зажигается красный
сигнал, препятствующий въезду следующего автомобиля в пространство шлагбаума.
Как только автомобиль покидает зону индукционной петли, шлагбаум моментально
0 ускается. После окончания стоянки водитель оплачивает стоимость парковки, тариф
которой в течение всего времени открытия парковки является одинаковым и не зависит
от времени стоянки. Для оплаты за парковку он использует стояночный талон, для
чего он прикладывает штрих-код талона к сканеру штрих-кода, которым оснащен
автомат выдачи. Автомат соединен с системой управления парковкой, в которой по
базе данных проверяется, что стояночный талон был выдан в тот же день.
В положительном случае допускается оплата и возможная покупка более дешевых
талонов на городской общественный транспорт. Факт оплаты за пользование стоянкой
регистрируется в базе данных въезда.

Водитель выезжает с территории стоянки через обозначенный выход (защищенный
запираемой дверью). Выход оснащен электромагнитным замком, который
автоматически отпирается после приложения талона со штрих-кодом к сканеру штрих-
кода, расположенному у выхода.

При выезде с территории стоянки автомобиль приезжает на место, где установлен
выходной шлагбаум и светофор. Водитель, покидая стоянку, подъезжает к стойке
выезда со считывателем стояночных талонов со штрих-кодом. Система посредством
индуктивной петли регистрирует наличие автомобиля, и после прикладывания
оплаченного стояночного талона со штрих-кодом к сканеру поднимается выходной
шлагбаум и зажигается зеленый сигнал светофора. Защита пространства шлагбаума
выезда аналогична защите шлагбаума въезда. Как только автомобиль покидает
пространство под брусом шлагбаума, зажигается красный сигнал светофора и шлагбаум
закрывается. В системе управления регистрируется отъезд, в результате чего
увеличивается количество свободных мест на стоянке, отображаемое на
информационных табло.

В случае потери стояночного талона или парковки, продолжительность которой
больше допустимой, система автоматически препятствует выезду автомобиля со
стоянки. В этом случае водитель должен заплатить соответствующий штраф дежурному
на стоянке. Дежурный печатает квитанцию оплаты штрафа и осуществляет запись
этого события. Дежурный, кроме того, обеспечивает охрану стоянки (24 часа в сутки)
и принимает решения в чрезвычайных ситуациях.

Система P+R устроена так, что в случае пожара или стихийного бедствия
блокируется въезд на стоянку, а выезд автоматически открывается.

4.7 ЕМКОСТИ ГАРАЖНЫХ СТОЯНОК

Решение проблемы обеспечения достаточных мест для парковки в больших городах
невозможно без создания крупных гаражных объектов. Гаражные объекты
подразделяются:

по количеству общих паркомест (индивидуальных, общих),

по уровню первого этажа относительно местности (подземные, наземные).

Правильный выбор гаражного объекта зависит от множества ограничивающих
Факторов. К важным факторам относится, например тип планировки территории
и места размещения гаража, транспортная инфраструктура, состав клиентов и т. п.
Одним из наиболее важных факторов, который является решающим для выбранного
варианта, является экономический фактор.

Для территории типа жилого района и в областях с преобладающей долей жилого
фонда, с экономической точки зрения, наиболее реальным вариантом является
строительство наземных индивидуальных гаражей (с самостоятельно запирающимися
боксами) (рис. 4.17).

Рис. 4.17

Наземные гаражные объекты
с запирающимися боксами

Целью строительства сооружений этого типа является обеспечение возможности
создания достаточной емкости парковок наряду с эффективным светофорным
регулированием на дорогах общего пользования, что может улучшить транспортную
ситуацию в перегруженных движением районах города.

Следующей возможностью получения дополнительных мест стоянки является
использование дворов (мест, ограниченных блоками домов). Этот вариант особенно
важен в плотно заселенных частях города, где нет резервов пространства для отстоя
автомобилей жителей. В таких случаях дворы часто представляют собой единственную
возможность получения места для стоянки. Например, предполагается, что в Праге,
особенно в областях более старой постройки, доля этого пространства для отстоя
представляет 10-20 % от общего количества оставленных автомобилей. При
сооружении гаражей во дворах необходимо учитывать следующие обстоятельства:

•	стоянка не должна отрицательно влиять на окружающую среду дворов;

•	приоритетной является стоянка под землей с последующим благоустройством
двора и его озеленением;

•	в случае устройства стоянки на уровне двора необходимо учитывать
определенные технические особенности парковки;

•	всегда необходимо сводить до минимума движение автомобилей (шум, вибрация,
продукты сгорания) во дворе.

Одним из возможных решений парковки во дворах является строительство
подземных гаражей при одновременном благоустройстве и озеленении дворов. Это
решение зависит от экономических возможностей владельцев объекта и жителей. Доля
автомобилей, использующих площади дворов для отстоя, настолько большая, что ее
следует учитывать при разработке общей концепции управления движением, и решение
согласовать с другими подходами к обеспечению достаточной емкости стоянок.
4.7.1	Схемы парковки автомобилей
в гаражах

В наст оящее время парковка автомобилей на дорогах общего пользования или на
наземных парковках в центре города является все более сложной. Предлагаемая емкость
парковок не способна удовлетворить спрос постоянно растущего индивидуального
автомобильного транспорта и связанных с ним требований к емкостям парковки. Одной
из возможностей решения проблем наземной парковки является строительство
крупных общих гаражей с современной технологией обслуживания и оборудованием,
образующими систему парковки

Данные системы могут быть применены как в случае подземных, так и наземных
сооружений. Выбранный метод зависит больше всего от пространственных
возможностей.

С точки зрения расстановки автомобилей существуют следующие типы систем
паркования в гаражах:

•	механические парковочные системы,

•	комбинированные парковочные системы,

•	автоматические парковочные системы,
• парковочные системы с платформами.

Механические парковочные системы

Водите 1ь автомобиля въезжает на парковочную платформу. Последняя поднимается
или опускается так, чтобы можно было расположить автомобиль на другом этаже.
Это движение парковочных платформ обеспечивается гидравлической системой. Такие
системы позволяют осуществлять парковку в несколько уровней, причем автомобили
подъезжают только на одном уровне. Преимуществом являются относительно низкие
капитальные расходы и хорошие условия обслуживания. Следующее преимущество
заключается в возможности быстрого занятия места парковки и выезда большего
количества автомобилей в течение короткого промежутка времени. С точки зрения
зависимости данного автомобиля от других автомобилей механические парковочные
системы Подразделяются на:

•	зависимые {рис. 4.18 а);

•	независимые {рис. 4.186).

В случае зависимых систем возможность выезда автомобиля на верхнем уровне зависит
ОТ наличия автомобилей на нижнем уровне. Наоборот, в случае независимой системы
автомобиль выезжает независимо от расположения других автомобилей на любом уровне.

Комбинированные парковочные системы

Эти системы допускают расстановку в заданном пространстве большого количества
автомобилей, которые водители сами располагают на основном парковочном уровне
и система с учетом потребностей следующих автомобилей автоматически
Устанавливает этот автомобиль на другом уровне для того, чтобы обеспечить
СлеДующее свободное место для парковки. Платформы передвигаются как
Рис. 4.18

Примеры размещения парковочных платформ
а) зависимые, б) независимые

Рис. 4.19 Возможные схемы размещения автомобилей

а) недоступное место над основным уровнем, б) недоступное место ниже
основного уровня, в) парковка на трех уровнях

в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. На уровне передвижения одно
место остается всегда свободным. После ввода номера парковочной платформы
с требуемым автомобилем эта платформа перемещается до уровня пере твижения.

Эти системы позволяют в ограниченном в течение короткого времени и весьма
комфортабельно разместить несколько автомобилей. Комбинированные парковочные
системы можно устанавливать друг за другом и таким образом создавать компактное
пространство, заполненное автомобилями. На рис. 4.19 показаны возможные схемы
расположения автомобилей.

Автоматические парковочные системы

Эти системы используют возможность более плотной расстановки автомобилей
путем их расположения друг над другом. Водитель передает автомобиль для парковки
в парковочный бокс, из которого он автоматически передвигается на определенное
место парковочной системы. Для выезда автомобиль автоматически выбирается из
парковочной системы и перемещается в бокс, в котором его получает водитель. Эти
системы нуждаются в больших капиталовложениях и требуют больше времени для
расстановки большего количества автомобилей. Требуется дополнительное
пространство для отстоя ожидающих автомобилей, время ожидания больше.

Парковочные системы с платформами

Для экономии места при парковке автомобилей в системах с платформами
существует возможное гь расположить данные автомобили после ухода водителя, более
плотно друг к другу по горизонтали и отодвинуть их друг от друга для обеспечения
проезда. Платформы могут быть как одноместными, так и многоместными.
Парковочные системы с передвижными платформами дают возможность повышения
емкости существующих парковок, в которых имеются достаточно широкие пути для
перемещения. Эти проезды также можно использовать для дополнительной парковки,
не ограничивая тем самым остальные автомобили на парковке.

Преимуществом систем с платформами являются относительно невысокие
капитальные расходы и хороший уровень обслуживания. Эти системы дают возможность
быстрого приема и выдачи большего количества автомобилей в течение короткого времени
С точки зрения способа движения парковочных платформ, различаются следующие
виды парковочных систем с платформами:

•	С поперечным движением парковочных платформ, у которых при въезде или
выезде автомобиля путем поперечного перемещения платформы освобождается
путь для проезда (рис. 4.20).

Рис. 4.20

Примеры поперечного перемещения парковочных платформ при
освобождении пути для проезда

•	С продольным перемещением парковочных платформ, когда в пространстве парковки

используется комбинация фиксированной площади парковки и парковочных
платформ, перемещающихся в продольном направлении. Если платформа блокирует
въезд или выезд, то она перемещается в продольном направлении, и место для
паркования освобождается. Собственно парковочные платформы являются
одно — или многоместными. Перемещение платформы показано на рис. 4.21.

Поворотные парковочные платформы используются в тех случаях, когда проезд
автомобиля является невозможным из-за недостаточного радиуса поворота.
Поэтому используются поворотные парковочные платформы (угол поворота
вплоть до 360°), которые направляют автомобиль в нужном направлении и, таким
образом, облегчают его въезд или выезд (рис. 4.22).

4.7.2	Системы для расстановки автомобилей

Конструкция гаражных сооружений для паркования автомобилей может быть
прямоугольной, круглой или полигональной формы. Форма зависит от
пространственных условий и от планировки территории. Примеры решения гаражных
сооружений показаны на рис. 4.23.
Рис. 4.21

Парковочная платформа
с продольным направлением
движения

Рис. 4.22

Поворотная парковочная
платформа

Система расстановки, в которой автомобили располагаются рядом друг с другом,
друг над другом или в стеллажах, называется стеллажной технологией. Автомобиль
въезжает в пространство въезда на поворотную платформу, которая располагает
автомобиль в свободном месте стеллажа. При выезде она устанавливает автомобиль
в положение, удобное для выезда из гаража. Пространство въезда может находиться
на любом этаже. Система быстрого обмена платформ обеспечивает короткое время
манипуляции. Данная система не нуждается в рампах для подъезда, ни в подъездных
дорогах и обеспечивает максимальное использование пространства для целей парковки.
Такие гаражные сооружения могут иметь различное количество этажей.

Вся система автоматической расстановки управляется с помощью компьютера,
который находит свободное место для автомобиля и управляет всем процессом приема
и выдачи автомобилей. Водитель устанавливает автомобиль на платформу на въезде,
затем получает парковочную карту, на которой имеется код места установки
автомобиля. Затем автомобиль располагается на заданной позиции.

Рис. 4.23

Возможности
конструкции гаражны
сооружений, включая
расстановку
автомобъ тей
При выдаче автомобиля требуемый автомобиль определяется по коду на
парковочной карте. Водитель получает автомобиль и уезжает. Приоритет предоставлен
приезжающим на парковку автомобилям перед выезжающими.

4.7.3	Пример решения автоматической парковочной
системы общего гаражного объекта

В этом разделе описывается автоматическая парковочная система (АСС),
используемая в гаражном объекте, с точки зрения используемых технологий
и устройств. Собственно сооружение образовано вертикальной бетонной
цилиндрической конструкцией, так называемой «автосилосной башней», которая
использует благоприятный эффект свода для передачи давления на грунт. Конструкция
описанной системы расположена под уровнем местности и, следовательно, речь идет
о подземном общем гараже с несколькими подземными этажами. Емкость в данном
случае составляет 150 автомобилей при наличии шести подземных этажей в двух
автосилосных башнях (рис. 4.24).

Рис. 4.24 Расположение подземных гаражных объектов, круглый профиль
(автосилосная башня)

Главные части АСС

•	Рабочие платформы для приема и выдачи автомобилей, оснащенные шлагбаумами

и парковочными стойками для выдачи парковочных магнитных карт Платформа
приема дополнена устройством контроля размеров автомобилей.

•	Стальная с возможностью поворота вокруг собственной оси башня штабелера
с выдвижной кареткой, перемещающейся в вертикальном направлении, для
расположения автомобилей на гребенчатые стойки и их снятия со стоек
(гребенчатые стойки для автомобилей укрепляются в местах отдельных
паркомест).

Электромеханическая система передвижения, управляемая промышленным
компьютером со специальной программой.
Работа устройств при приеме и выдаче автомобилей

По команде водителя, данной введением магнитной карты в стойку управления,
автомобиль без экипажа и с выключенным двигателем автоматически транспортируется
с платформы к заданной парковочной стойке.

При введении своей парковочной карты в стойку управления у платформы выезда
водитель дает команду на выдачу автомобиля, который будет установлен в направлении
выезда на платформе выезда, где водитель принимает автомобиль.

Стойка управления выдает водителю напечатанный документ с данными,
касающимися передачи автомобиля и, главным образом, местонахождения автомобиля
в башне и времени передачи. Эта система рассчитана на использование паркомест
работниками автомобильного завода и других фирм, нахо, цпцихся в данном районе.
В случае использования парковки другими лицами в документе указывается и сумма
на парковочной магнитной карте, которая имеется в распоряжении водителя для оплаты
парковки.

После получения автомобиля водитель получает документ о времени окончания
парковки, сумме, которая была вычтена из карты, а также о сумме, оставшейся на
карте. Стойки управления обеспечивают и речевую связь с центром управления.

Владельцы или съемщики паркомест пользуются краткосрочными или
долгосрочными парковочными картами.

Характеристики АСС:

Скорость — скорость всех операций определена кратчайшим путем, который проходит
автомобиль в процессе приема и выдачи. Содействия вертикального
поступательного и вращательного движений дают возможность выдачи
автомобиля, направленного всегда в направлении выезда. Скорость АСС
увеличивается и за счет возможности одновременного управления системой
дву мя водителями — при приеме и одновременной выдаче автомобиля.

Гибкость эксплуатации - системой могут пользовагься владельцы отдельных
паркомест, арендаторы и общественность. Владельцы и арендаторы пользуются
постоянно действующей картой, их места заблокированы. Общественность
покупает магнитные карты различной стоимости у стоек выдачи. Эти карты
могут использоваться до израсходования их денежной суммы.

Надежность — высокая надежность обеспечена тем, что в данный момент находится
в движении только один автомобиль. В таком случае в движении находится
минимальное количество элементов и опасность отказа является минимальной.
Для случая исчезновения напряжения питающей сети система имеез резервный
источник питания.

Безопасность - использование магнитных парковочных карт практически исключает
возможность угона автомобиля. Эта система исключает возможность входа
посторонних лиц в пространство башни. Датчики постоянно следят за
концентрацией газов и паров в башне, а также за температурой и повышением
уровня воды в сточном сборнике. В случае выхода какого-либо показателя за
установленные пределы включаются устройства, передающие сигнал тревоги
в центр управления.
Организация работы

Автомобили подъезжают к парковке и выезжают из парковки по дорогам одного
направления и их движением управляют светофоры. Оптическое табло перед въездом
в пространство парковки информирует водителя о занятости парковочных башен,
и таким образом исключается блокирование подъездной дороги.

Компоненты парковочной системы

Все устройства парковочной системы соединены с системой управления, которая
центрально управляет отдельными компонентами.

Стойки въезда перед башнями — после введения магнитной парковочной карты
система управления находит ближайшее свободное место парковки
и в магнитную карту клиента записывается информация о местонахождении
автомобиля и времени начала парковки.

Стойки выезда из башен - после введения магнитной парковочной карты система
определяет позицию автомобиля и выводит автомобиль из стойки. Далее
записывается время окончания парковки автомобиля.

Стойка въезда перед воротами гаража со стороны въезда - устройство стойки въезда
соединено с системой управления, которая получает информацию о новом
автомобиле на въезде. Если емкость парковки не исчерпана, а также если
в пространстве перед башнями не находится другой автомобиль, устройство
разрешает осуществить идентификацию введенной парковочной карты и въезд
в пространство гаража через ворота гаража.

Стойка выезда перед воротами гаража со стороны выезда - устройство соединено
с системой управления. После идентификации введенной парковочной карты
и контроля ее действия разрешается выезд автомобиля через ворота выезда.

Стойка у двери - доступ пешеходов в гараж (в комбинации с замком) имеют только
уполномоченные лица, идентификация которых осуществляется по
действующей магнитной карте.

Банкомат — касса - служит для водителей, паркующихся как общественные лица
с кредитными картами. После введения карты аьгоматически проверяется время
паркования автомобиля и по тарифу из карты вычитается стоимость парковки.

Ворота гаража - выезд, разрешают выезд автомобилям водителей из общественности
только после оплаты стоимости парковки.

Соединение отдельных устройств с системой управления и их пространственное
Расположение в объекте гаража показано на рис. 4.25.
Компоненты направляющей системы

Функция данной направляющей системы аналогична функции направляющей
системы парковок P+R. Она не направляет к гаражу автомобили из какого-либо района
города, но управляет движением авюмобилей в непосредственной близости и внутри
гаражною объекта.

Светофор на въезде - разрешает въезд автомобилям в случае не полностью занятых
гаражей и в случае свободного пространства перед башнями.

Управляемые дорожные знаки (ПТЗ) перец башнями - волоконная оптика, содержит
указательные дорожные знаки, которые направляют автомобили к одной или
другой башням в зависимости от их занятости.

Управляемые информационные табло (ПИТ) на въезде в гаражи и перед башнями
- они отображают количество свобо, щых паркомест в отдельных башнях. После
въезда или выезда автомобиля сразу же изменяется количество свободных
паркомест.

Присоединение отдельных устройств к системе управления и их расположение
в пространстве гаражей показано на рис. 4.25.

Условные обозначения:

СФ светофор

РГГ управляемое информационное табло

PDZ управляемый дорожный знак

РА устройство для нрнема оплаты

Рис. 4.25

Присоединение устройств
к системе управления и их
расположение в пространстве
гаражей

Контроль с помощью телевизионных камер

Внутри и вне пространства гаражей установлены телевизионные камеры в стационарном
или поворотном исполнении, которые посредством кабельной линии присоединены
к контрольному центру. Этот камерный контроль дает возможность контролировать
пространство гаражей и улучшает контро. ть отдельных процессов, протекающих в АСС.

I
pi деокамерная система также повышает безопасность и надежность системы
благодаря реакции на следующие нестандартные ситуации*

, при возникновении пожара лучше определяется его место и объем;

•	при отказе отдельных устройств лучше определяется место возникновения отказа;

. поиск автомобиля в случае потери клиентом парковочной карты является более
гибким.

Отображение снимаемого пространства можно осуществлять и согласовывать
сразтчными требованиями. На нескольких мониторах можно изобразить:

•	все камеры одновременно,

•	вручную выбрать изображение требуемой камеры;

•	зафиксировать изображение;

•	включить последовательность камер;

•	осуществлять запись в течение 48 часов.

Система управления АСС

В этом решении использована центральная система управления, к которой
с помощью кабельных линий присоединены отдельные устройства АСС. Речь идет,
в частности, о следующих системах:

•	система парковки;

•	направляющая система;

•	видеоконтроль;

•	пожарная сигнализация;

•	измерение физических величин в башнях;

•	диагностика состояний отказа.

4.8 ИНФОРМАЦИЯ О СТОЯНКАХ

, И ПАРКОВКАХ И НАЛИЧИИ
СВОБОДНЫХ МЕСТ В НИХ
В ИНТЕРНЕТЕ

В рамках проекта ROMANSE (Road Management System for Europe) в настоящее
время в городе Саутхемптон эксплуатируется транспортная информационная система.
Данная система направлена на передачу водителям автомобилей информации
о состоянии мест парковки в центре города.

Информацию о местонахождении отдельных парковок можно просто получить
с помощью Интернета по адресу (www.romanse.org.uk). Здесь отображена разборчивая
Карта всех парковок в городе, которые разделены на несколько зон в зависимости от
их местонахождения. Отдельные парковки обозначены различным цветом
в зависимости от количества свободных паркомест. Обновление информации на карте
ОсУществляется оперативно. После двойного щелчка мышью компьютера на
обозначенную цветную зону появляется изображение парковок в данной зоне
в увеличенном масштабе (рис. 4.26).

Можно получить и информацию об отдельных парковках, в частности о количестве
свободных мест. Производится подсчет свободных мест и дается прогноз количества

Рис. 4.26

ROMANSE-карта доступных мест
парковки в центре города
Саутхемптон (Южная зона)

в различное время. Все отображается в табл.

4.1. Эта таблица автоматически
актуализируется.

Информационная система в городе
Саутхемптон, составной частью которой
является и система передачи информации
о парковках, облегчает водителям процесс
выбора парковки.

4.9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей главе рассмотрены
возможности использования стоянок
различной емкости для предоставления услуг
по парковке автомобилей в городах.

Одновременно дается описание этих
парковочных систем в позиций практического
применения телематических транспортных
систем. Речь идет об одном из дальнейших
интеллектуальных приложений, ведущих
к улучшению транспортной ситуации
в плотно населенных областях с большой
транспортной нагрузкой.

Таблица 4.1 Динамическая емкость парковок в отдельных областях

Наименование парковки	Текущее  < остияние	Количество свободных мест	Количество свободных мест через 30 минут (прогноз)	Количество свободных мест через 1 час (прогноз)
Bargate  Centre	Свободно	141	123	ПО
lame  Street	Свободно	82	54	36
College  Street	Свободно	44	42	37
Eastgate  Street	Свободно	381	299	242
Gloucester  Square	Занято	0	9	О  _J
автоматизированные
СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ
ДОРОЖНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ

5.1	Причины и последствия
дорожно-транспортных
происшествий...................214

5.2	Системы повышения
безопасности движения
на автомобильных дорогах........216

5.3	Системы повышения плавности

и безопасности колонного
движения автомобилей........221

5.4	Интеллекгуальные системы
управления движением
транспортных потоков на
автомобильных магистралях........232

5.5	Заключение...................236
Антомобильные магистрали и внегородские автомобильные дороги общего пользования
отличаются от улиц в городе, главным образом, топологически. Речь идет о линейных
объектах с одним входом и одним выходом, и управление движением на них подчиняется
несколько другим правилам, отличным от правил управления движением в транспортных
сетях. Ввиду того, что здесь транспортные средства движутся с гораздо большей скоростью,
применяются и системы повышения безопасности водителей, заключающиеся, например,
в своевременном определении опасности В системах управления движением на
автомагистралях также используют подсистему, которая увеличивает пропускную
способность дорог при одновременном повышении безопасности участников движения
Последнее основано на мониторинге транспортного потока и на применении управляемых
дорожных знаков, которые изменяют характеристики движения транспортного потока.

5.1	ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ
ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ
ПРОИСШЕСТВИЙ

Анализ причин происшествий на автомагистралях показывает, что около 50 %
происшествий со смертельным исходом вызвано несвоевременной реакцией водителя
на препятствия и чрезвычайные ситуации. Около 25 % происшествий такого типа вызвано
техникой вождения, не соответствующей дорожным условиям, и неправильной оценкой
ситуации. Важными являются информация не только о дорожно-транспортных
происшествиях, но и информация о тек} щем состоянии дороги, информация о состоянии
дорожного покрытия, расстоянии видимости, а также данные о транспортных средствах,
стоящих на дороге или на остановочной полосе. Аварийность и количество погибших
людей в Чешской Республике постоянно растут в отличие от стран, в которых внедрен
большой комплекс мероприятий, включая широкое использование телематических
систем для повышения безопасности движения на дорогах. Речь идет не только
о законодательных, но и о технических мерах, основой которых является телематика.

Тенденции и причины дорожни-транспортных происшествий

Автомагистрали с точки зрения объема транспортных работ являются самыми
безопасными дорогами. В Германии в 1995 году на федеральных автомагистралях имело
место 136 происшествий с травмой людей на один млрд, авт-км пробега, в то время, как
на остальных дорогах 427 происшествий. При этом также в пересчете на один млрд,
авт-км на автомагистралях погибло 5 человек и на остальных дорогах - 20 [67].

Чешская Республика наряд} с Австрией, Финляндией, Голландией и Швецией
входит в группу нескольких стран Организации по экономическому сотрудничеству
и развитию (OECD), в которых в 1999 году количество погибших в результате
дорожно-транспортных происшествий увеличилось более, чем на 2 %, а в остальных
странах количество погибших уменьшилось. Чешская Республика занимает 13 место
из 18 стран-членов OECD по количеству погибших на 100 000 жителей (12,7 погибших).
Большие значения отмечаются только в Греции (20,3), Польше (17,4), США (15,3),
Франции (14,4) и Дании (14,1). С другой стороны, эти цифры значительно ниже
в Швеции (6,4), Норвегии (6,9), Голландии (7,0), Исландии (7,6) и Финляндии (8,3)-

По сравнению с 1970 годом количество автомобилей возросло на 50 %, а, тем не менее,
людей на дорогах гибнет на 30 % меньше. Это объясняется не только развитием
автомобильной техники (тормоза с антиблокировочной системой, подушки безопасности),
лучшим качеством дорог, лучшими обозначениями и регулированием движения, но
и административными мерами (более строгие ограничения) и просвещением.

В Чешской Республике продолжают проявляться обратные отрицательные тенденции
изменения аварийности по сравнению с нормальным состоянием в остальных
европейских странах. Из рис. 5.1 виден существенный рост аварийности после 1998 года.

Аварийное! I.

Рис. 5.1 Тенденции изменения аварийности на дорогах Чешской Республики

Существенно более неблагоприятным является количество погибших на дорогах,
если сравнивать, например, со Швецией. В Чехии ежегодно погибает на 1000 чел.
больше, чем в Швеции. Из графиков на рис. 5.2. видно, что, начиная с 1975 года, в обеих
странах наблюдалось снижение количества происшествий. Эта тенденция около 1987
года изменилась: в Швеции количество жертв с небольшими отклонениями постоянно
снижалось, а в Чехии наблюдается его резкий рост.

Количество noi пошит в результате ДТП

рчс. 5.2

Сравнение количества погибших в Швеции и в Чешской Республике
К пяти наиболее частым причинам происшествий с водителями транспортных
средств относятся следующие':

1.	Водитель не уделял полное внимание вождению	31,3%
2.	Неправильный разворот или задний ход	22, 5 %
3.	Несоблюдение дистанции	22, 3 %
4.	Несогласование скорости с состоянием дороги	16, 6 %
5.	Несоблюдение знака «Уступи дорогу»	7, 3 %

Несмотря на то, что по количеству происшествий наиболее аварийными являются
местные дороги с долей происшествий в 74 %, происшествия на автомагистралях
и скоростных дорогах почти всегда связаны со смертельным исходом. Из
вышеприведенного перечня причин ДТП вытекает, что некоторых причин
происшествий на автомагистралях и скоростных дорогах можно избежать или их
предупредить, используя высшие формы регулирования и телематику.

5.2	СИСТЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ

БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ

НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

Пилотные проекты, направленные на поддержку систем безопасности для водителей,
реализованные, главным образом, в Японии, показывают, что, используя телематическую
технику, названную «Системы автоматического управления движением транспортных
средств на автомагистралях» (Automated Cruise-Assist Highway Systems- AHS), можно
существенно снизить количество происшествий и при этом повысить комфортабельность
поездки для пассажиров. Это, no-существу, две системы, отличающиеся друг от друга
местом сосредоточения процесса принятия решений.

Интеллектуальное транспортное средство. Интеллектуальное транспортное
средство оснащено так, что оно может фиксировать состояние проезжей части
дороги (скользкая, обледенение, снег) и установить скорость движения
в соответствии с этими условиями. Кроме того, оно оснащено системой
автоматического соблюдения траектории движения и автоматического обгона,
а также формирования транспортных средств в виртуальные поезда. Другие
датчики способны днем и ночью находить препятствия на дороге, как,
например, стоящее транспортное средство или пешеход, переходящий дорогу
на опасном расстоянии.

Транспортное средство оснащено также устройством связи с вышестоящим
центром управления движением. Кроме приема информации от этого центра,
оно передает информацию о скорости, состоянии проезжей части дороги и пр.,
которые используются для оптимизации режима движения в целом на сети дорог.

Интеллектуальная автомагистраль. В этом случае нагрузку, связанную со сбором
информации и передачей её водителю, берет на себя, в основном,
инфраструктура, созданная вдоль дорог. Разумеется, что в таком случае не надо

7	Составлено по данным Полиции Чешской Республики
оборудовать каждый автомобиль комплексной техникой (см. выше), но,
несмотря на это, сохраняется возможность хотя бы однонаправленной связи
с автомобилем, например, с помощью RDS-TMC или с помощью
информирующих дисплеев.

Автомагистраль в этом случае покрыта телекоммуникационный средой, которая дает
возможность собирать метеорологические, транспортные и другие данные в любой
части автомагистрали и после их обработки в центре передавать их водителям
в форме текущей информации или в форме приказов управляемых дорожных знаков
и информационных дисплеев. Телекоммуникационная среда может быть
беспроволочной или может быть образована сетями LAN или WAN (см. п.5.4).

Для действующей системы AHS необходимо создать необходимую инфраструктуру
и осуществить следующие мероприятия:

1	Мониторинг состояния проезжей части дороги (физических условий), мониторинг

состояния транспортного потока и возможных препятствий (заторы, дорожно-
транспортные происшествия).

2.	Обработка информации в центре управления движением.

3.	Передача информации водителю: в индивидуальном порядке в автомобиль или
всему транспортному потоку.

4.	Исполнение мероприятия: автоматические системы в транспортном средстве
(AHS-a) или вручную посредством водителя (AHS-m).

Информация о нестандартных условиях движения передается водителю из
вышестоящего транспортного центра управления. Информацию получают путем
измерения (интенсивность, скорость, образование гололеда, вода на проезжей части
дороги, расстояние видимости) или с помощью видеонаблюдения. Все растущее
значение приобретает и речевая информация, такая как сообщения милиции, сервисных
организаций или сообщения других водителей. В транспортном центре информации
обрабатываются и передаются водителю посредством информационной системы
в автомобиле, системам связи, например, с помощью системы DSRC или RDS-TMC.
Для всего транспортного потока используются информационные табло и управляемые
дорожные знаки.

5.2.1	Детектирование препятствий движению
и неблагоприятных

погодно-климатических условий

Основой системы AHS является получение достоверной транспортной
информации, информации о погодно-климатических условиях и о препятствиях
Движению в пределах всей контролируемой дорожной сети.

5.2.1.1	По1 ОДНО-ICIИМАТИЧЕСКИЕ ус к- и т

В критических точках транспортной сети расположены датчики для измерения
физических величин на дороге. Речь идет о сложных устройствах для измерения ряда
г - [зических величин: температуры поверхности проезжей части дороги и внутренних
слоев дорожной одежды, температуры воздуха, осадков, температуры образования
росы, солнечного излучения и других величин. Эти данные предварительно
обрабатываются и передаются в местный центр управления движением, где они
автоматически оцениваются. Большинство современных измерительных устройств
способно прогнозировать обледенение за несколько часов. Кроме того, что водитель
получает информацию о состоянии дороги (влажное покрытие проезжей части,
обледенение), или о метеоусловиях, данная информация используется также центрами
управления дорог, которые могут заблаговременно принять необходимые меры по уходу

за дорогами.

Информация о лругоИ опасноеiH

Относительно простым и, сле-
довательно, более дешевым
являются устройства измерения
метеоусловий, которые, как
правило, измеряют температуру,
вид и количество осадков, а также
видимость. Эти устройс гва также
должны быть соединены
с местными центрами управления
движением.

На рис. 5.3 показан пример
оборудования дороги датчиками
для измерения метеорологических
условий и передатчиками DSRC
с малой дальностью действия,

Рис. 5.3 Информация о состоянии погоды которые в данном случае устано-
(из ITS Handbook Japan)	влены на столбах освещения

и которые передают на дисплей
в автомобиле информацию о погодных условиях по направлению движения
и предлагают объездной маршрут. На дисплее указано, что на первом перекрестке
необходимо повернуть налево.

5.2.1.2	Прснято вия и \ дороге

Неожиданные препятствия на дороге и в ее непосредственной близости являются
причиной большого количества дорожно-транспортных происшествий. Основная причина
заключается в том, что водитель не способен полностью сосредоточить свое внимание на
управлении автомобилем и замечает препятствие в самый последний момент, когда он
уже не может остановить автомобиль или осуществить соответствующий маневр.

Кроме препятствий, которые представляют собой стоящие транспортные средства,
идентификация которых описана ниже, речь идет об «изолированных» препятствиях
типа постороннего предмета на дороге (потерянный груз) или стоящее транспортное
средство на проезжей части или в ее непосредственной близости. Препятствием
является также пролитое масло или другие вещества.

Ввиду того, что осуществлять мониторинг каждого метра дороги технически
невозможно, информация получается в большинстве случаев с помощью мобильных
телефонов от проезжающих водителей, работников сервисных организаций
и спасательных служб. Для обеспечения функции такого вида системы необходимо
разработать организационную и рабочую схему, которая возлагает ответственность
и решает взаимоотношения оперативных подразделений и диспетчерских центров.
Составной частью интеллектуальной автомагистрали являются и пункты SOS,
которые обеспечивают быструю и прямую связь участника движения с диспетчером,
который ему поможет решить сложную ситуацию. И в случае этого вида связи выгодно
использовать цифровую ( и, следовательно, неискаженную) форму передачи.

Удачным техническим решением

Передача транспортной информации

Рис. 5.4 Информация о стоящем
транспортном средстве в тумане
(из ITS Handbook Japan)

является также использование
мониторинга CCTV. Современные
камеры могут полностью
автоматически отслеживать большие
участки дорог с возможностью
поворачиваться и увеличения
масштаба изображения. Некоторые
более современные системы, кроме
того, способны автоматически
определить и идентифицировать
посторонний предмет, находящийся
на дороге.

На рис. 5.4 показана ситуация,
когда водитель получает
информацию о том, что на проезжей
части дороги стоит транспортное
средство, которое, кроме того,
невидимо в тумане.

5.2.1.3	Неблагоприятные состояния

транспор гн ых по токов

В принципе различают два вида неблагоприятных состояний транспортного потока:
в первую очередь речь идет об образовании заторов, которые в большинстве случаев не
образуются внезапно, транспортный поток переходит в это состояние постепенно. Во
втором случае речь идет о дорожно-транспортном происшествии, которое происходит
мгновенно и к тому же на дороге, на которой может отсутствовать движение автомобилей.
В результате различия ситуации средства обнаружения этих двух явлений различны.

Важно, чтобы дорога была оборудована соответствующими детекторами
транспорта, которыми являются индуктивные петли или другие типы стационарных
детекторов, например, детекторы инфракрасного света и видеодстекторы. Для
обеспечения более точной и быстрой идентификации транспортных ситуаций
измеряются два параметра: интенсивность и скорость (занятость). Инте шектуальные
автомагистрали в Японии и в Голландии оборудованы детекторами с шагом
приблизительно 500 м.

Совершенно очевидно, и результаты исследований, проводимых в разках PIARC/
С5, подтверждают, что не в силах обслуживающего диспетчерского персонала
справиться с таким количеством информации как в виде цифровых данных
(интенсивность, скорость), так и в виде изображений на мониторах наблюдения CCIV
Для обнаружения неблагоприятных транспортных ситуаций необходимо использовать
аппарат автоматической идентификации происшествий и заторов. Он основан на
математической многоразмерной модели, причем оценивается отклонение поведения
транспортного потока от поведения этой модели. Само собой разумеется, что период
пРогноза поведения транспортного потока должен быть менее 15 минут.
На рис. 5.5 сравниваются способы детектирования чрезвычайных ситуации
в Норвегии и Франции. Во Франции создаются большие центры управления,
оборудованные десятками мониторов, и поэтому количество обнаруженных ситуации
меньше, чем в Норвегии, так как диспетчер не успевает следить и оценивать ситуацию
по столь большому количеству мониторов.

Рис. 5.5

Детектирование неблагоприятных транспортных ситуаций, по данным
PIARC/C5

5.2	Л .4	Исключение сна водителей за рулем

Исследования, проводимые университетом в Регенсбурге, подтвердили, что сон водителей
является причиной почти 50% происшествий водителей фургонов на европейских
автомагистралях. Поэтому идентификация такой ситуации и устранение ее причин являются
одним из направлений практического приложения транспортной телематики.

Существует несколько методов идентификации сна. Один из них основан на
использовании миниатюрной камеры на приборной доске, которая следит за глазами
водителя. С помощью методов цифровой обработки сигнала DSP (Digital Signal
Processing) оценивается ряд параметров и наблюдается состояние дремоты. Этот метод
развивается, главным образом, в Японии.

Следующий разрабатываемый и экспериментально проверяемый факультетом
транспорта Чешского политехнического института (FD HVUT) метод заключается
в наблюдении и анализе электроэнцефалографических (EEG) сигналов водителя при
одновременном наблюдении способа держания и изменения угла поворота рулевого
колеса и измерении кожно-гальванической реакции (КГР) [69]. Целью работ является
разработка устройства, которое будет с большой вероятностью идентифицировать
приближение сна и подходящим способом «разбудит» водителя.

5.2.2 Автоматическая идентификация
происшествий и заторов

Автоматическая идентификация дорожно-транспортных происшествий важна для
лиц, причастных к происшествиям тем, что можно быстро вызвать спасательную
команду и организовать спасательные мероприятия. Она также очень важна и для
остальных участников дорожного движения, которые могли бы въехать в область
опасности. Для ограничения этой опасности необходимо происшествие вовремя
идентифицировать и информировать водителей, подъезжающих к месту происшествия.

Не менее важным с точки зрения безопасности является своевременное обнаружение
заторов. Однако в данном случае появляется дополнительный фактор, заключающийся в том,
что заторы можно предупредить i ши хотя бы их ограничить высшими формами регулирования
транспоргного потока. Проблематикой дорожно-транспортных происшествий занимается
и Европейский Союз, который опубликовал документ «Towards Fair and Efficient Pricing in
Transport» - Зеленую книгу, в которой приводятся данные о потерях общества в результате
чрезвычайных ситуаций на дорогах. Отмечается, что потери от заторов составляют 2,5 %, от
ДТП -1,5 % и от загрязнения окружающего воздуха выхлопными газами - 0,6 % от валового
национального продукта, что представляет собой общую сумму в размере около 250 млрд,
евро. Поэтому Европейский Союз и конкретно дирекция DGIII под держивают проекты, которые
должны способствовать идентификации этих явлений. В статье [68] описан пилотный проект
AVS-TDC (Advancer Video Surveillance-Time to Destination Calculation), который реализован на
автомагистрали Е17 в Бельгии между городами Гент и Антверпен, где с помощью 15 видеокамер
контролируется шестиполосная автомагистраль протяженностью около 8 км с гремя въездами
и четырьмя съездами. Целью проекта является проверка надежности и скорости алгоритмов
идентификации транспортных ситуаций.

Все больше возможностей предоставляют средства видеодетектирования, так как
алгоритмы для остановки транспортного средства введены в собственное устройство
(Tracking Track).

5.3	СИСТЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ
РАВНОМЕРНОСТИ
И БЕЗОПАСНОСТИ КОЛОННОГО
ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

Транспортные заторы являются причиной потерь, которые в мировом масштабе
составляют миллиарды долларов. Речь идет не только об экономических потерях,
вызванных неравномерным движением, но и о потерах человеческих жизней. Нельзя
не учитывать увеличение стрессового состояния водителей при таком состоянии
транспортного потока. Равномерность движения оказывает прямое положительное
Действие на экологию и психический комфорт водителя.

Наибольшие проблемы заторов наблюдаются на подъездных дорогах к городам, въездах
на автомагистрали, в местах оплаты за проезд на автомагистрали и при въездах в тоннели
и на мосты, если здесь понижена допустимая скорость или уменьшено количество полос
Движения. Считается, что 75 % заторов вызвано именно этими обстоятельствами.
Используя телематические средства, можно увеличить пропускную способность дороги
и значительно уменьшить количество дорожно-транспортных происшествий.

Основной метод управления движением на автомагистралях заключается
в использовании систем линейного управления RLTC (Road Line Traffic Control), которые
Успешно применяются, например, в Германии и Голландии. К другим методам,
способствующим повышению безопасности и плавности движения, относится система
W Metering, т. е. система «впуска» транспортных средств со въезда в главный поток
сранспорта на дороге. В США для улучшения степени использования дорог в пригородных

Нах используются системы HOV (High Occupancy Vehicles), описанные ниже.
5.3.1	Система линейного управления - RLTC

Линейное управление движением транспортных потоков основано на сборе
и обработке данных о режиме движения транспортных потоков (интенсивность
и состав транспортного потока) на более длинном участке дороги и регулирование
скорости с помощью управляемых дорожных знаков типа В20а «Ограничение
максимальной скорости» и с помощью знака В22а «Обгон грузовым автомобилям
запрещен». Система дополнена

Рис. 5.6 Применение устройства линейного

управления

и предупреждающими
дорожными знаками «Прочие
опасности», «Дорожные работы»
и т. п. Типичный пример такого
решения в Германии можно
видеть на рис. 5.6, где показаны
порталы с управляемыми
знаками, ограничивающими
скорость, установленными над
обеими направлениями
движения шестиполосной
автомагистрали. В качестве
вспомогательной информации на
стойке портала имеется знак А28,
указывающий на причину
ограничения скорости, т. е.
в данном случае наличие колонн
транспортных средств.

5.3.1.1	Основные цели системы RLTC

При повышении плотности транспортного потока возникает неустойчивый режим
движения, который проявляется в виде так называемых пульсирующих волн «Stop
and Go». Эти волны характеризуются большими изменениями скорости и, тем самым,
большим среднеквадратичным отклонением скорости. На рис. 5.7 показана типичная

Рис. 5.7	Пример волн «Stop and Go»

кривая распределения
величин скорости,
измеряемой в трех
сечениях дороги,
отстоящих друг от
друга на расстоянии
около 1 км.
В нормальном
режиме среднее
значение скорости
составляет
приблизительно
90 км/ч и ее дисперсия
мала. Транспортный
поток ведет себя
Рис. 5.8 Нормальное распределение
с одинаковым средним значением
и с различными дисперсиями

гармонически и устойчиво.
В момент времени после 15-го
часа первый датчик отмечает
понижение	скорости

транспортного потока вплоть до
значения 20 км/ч. Такое
уменьшение скорости приводит
к неустойчивости и, конечно,
является потенциальной
причиной происшествий.

На 6-ом километре участка
автомат истрали АЮ у Берлина
был осуществлен подробный
анализ происшествий. На данном
участке проходит в обоих
направлениях около 140 000
авт/сут. Из анализа происшествий

вытекает, что 80 % происшествий
происходит непосредственно во время движения, а остальная часть—при въезде на магистраль
или при выезде из нее. 40 % от общего количества происшествий во время движения
происходит при появлении пульсирующей волны «Stop and GO».

Первая цель линейного управления: Первой и самой важной целью является гармонизация
и стабилизация транспортного потока, в результате чего заметно повышается
первичная безопасность. На рис. 5.8 дан пример двух состояний транспортного
потока, представленных кривой нормального распределения с различными
дисперсиями и одинаковым средним значением скорости движения. В то время, как
кривая f(Xj) отражает стабилизированный транспортный поток с малой дисперсией
величин скоростей, кривая f(x9) показывает, что транспортные средства проезжают
очень быстро (относительно среднего значения), а также очень медленно.

Вторая цель линейного управления: Стабилизация транспортного потока основана
на ограничении скорости движения транспортных средств. В результате низкой
скорости движения уменьшается дистанция между автомобилями и значительно
возрастает пропускная способность дороги. Она является максимальной при
скорости в пределах 70-80 км/ч. Ниже приводятся данные повышения
пропускной способности дороги, достигающие значения около 15 %.

Третья цель линейного управления: Первичное увеличение безопасности
достигается за счет гармонизации транспортного потока. Кроме того возрастает
и так называемая вторичная безопасность благодаря использованию
управляемых знаков, информирующих водителей о потенциальной опасности.
В подавляющем большинстве случаев используются предупреждающие знаки
А22 «Прочие опасности» с дополни! ельными таблицами, знак А15 «Дорожные
работы» и знак А28 «Колонное движение».

5.3.1.2	Решение аппаратными средствами

Внешняя конфигурация данных систем является относительно установившейся
и существенное отличие заключается только в программном обеспечении. Для проекта
С можно использовать, например, директивы [70] и [71 ], выпущенные в Германии,
Так Как в Чешской Республике подобные директивы пока не разработаны.
На рис. 5.9 показана типичная конфигурация системы, которая образована
детекторами транспорта и исполнительными элементами. В данном случае
исполнительными элементами являются управляемые дорожные знаки (УДЗ),
расположенные у дороги, которые переключены в режим информирования водителей
о наличии колонн, возникших в результате выполнения дорожных работ. Справедлив
принцип, что знаки УДЗ располагаются возле дороги только в том случае, если имеется
одна или, в крайнем случае, две полосы. Во всех остальных случаях знаки
располагаются над проезжей частью дороги на порталах (рис. 5.10).

Рис. 5.9 Основная конфигурация системы RLTC

Рекомендуемый шаг отдельных сечений Sj-~Sn составляет 800-1000 м и не должен
быть более 1500 м. Существует опасность того, что водитель «забудет» о приказе знака.
Кроме того, каждое сечение дополнено измерительными сечениями Dj-Dn в которых
измеряются по крайней мере три параметра: интенсивность движения, скорость
транспортных средств и состав транспортного потока Сечения измерений
предусмотрены на каждой полосе и удалены от УДЗ на 150-200 м в направлении
движения. Период выполнения измерений зависит от способа обработки результатов
замеров и не должен превышать 5 мин.

Конфигурация знаков на портале показана на рис. 5. 10. Типичным является то,
что знаки типа В20, ограничивающие скорость, расположены над осью каждой
отдельной полосы, в то время, как в местах над линиями разметки проезжей части,
выделяющих полосы движения, установлены предупреждающие знаки, дополненные
в большинстве случаев дополнительными табличками с запрещающими знаками.

Рис. 5.10 Расположение дорожных знаков над проезжей частью дороги
В большинстве случаев используются знаки, работающие по принципу волоконной
оптики, менее часто — знаки со светодиодами. Преимущество волоконных знаков
заключается в том, что в негативном исполнении цветов они обеспечивают
действительно белый цвет наряду с повышенной светоотдачей. Условием реализации
системы является высокая надежность свечения УДЗ. Поэтому волоконные знаки
в обязательном порядке дополнены и резервной лампой накаливания, которая
автоматически включается при отказе главной лампы накаливания. Информация
о таком состоянии может быть передана в центр управления, которая ее пересылает
в вышестоящий центр. Знаки, оборудованные светодиодами, обладают большим сроком
службы. Несмотря на это, они выпускаются в сегментном исполнении, которое
обеспечивает, в крайнем случае, выход из строя одного сегмента. Светоотдача
нормально регулируется в зависимости от внешних условий, чтобы избежать
ослепления водителя (эффект «огненного шара») в темное время суток.

На рис. 5.11 показана типичная
комбинация всех символов. Видно,
что на левой и центральной полосах
скорость ограничивается по ступеням
120 - 100 - 80, в то время, как на
правой полосе, которая используется,
главным образом, грузовыми
автомобилями, скорость регулируется
по ступеням 60 - 50 - 40.

Кроме того, для целей
регулирования транспортного
потока здесь использованы знаки
В21 а «Обгон легковым автомобилям
запрещен» и В22а «Обгон грузовым
автомобилям запрещен», которые

установлены над линиями разметки проезжей части, выделяющих полосы движения.
Кроме предупреждающих знаков «Прочие опасности», «Сужение дороги», «Дорожные
работы», «Скользкая дорога», «Обледенение» и «Колонна», в данном случае
использованы и оптические сигналы для движения по полосам типа S5a/S5b/S5c.

5.3.1.31 Система управления

Ввиду линейного решения, занимающего относительно длинные участки,
У каждого сечения предусмотрен блок управления типа свободно программируемого
автомата, который управляет УДЗ и осуществляет предварительную обработку данных.
Кроме прочего, он имеет все функции мониторинга, начиная с обнаружения
проникновения постороннего лица в шкаф и кончая контролем выполнения всех
Функций и контролем отдельных функциональных узлов, как например, управляемые
Дорожные знаки, детекторы, системы питания и т. п.

Все блоки управления соединены с местным (региональным) центром управления,
который автономно управляет линейным участком. В этом центре управления
используются алгоритмы управления. Для обеспечения необходимой быстрой реакции
системы нужна и быстродействующая связь между отдельными сечениями и центром
Управления. Этот региональный центр, как правило, соединен с вышестоящим центром
Управления, где обеспечена и связь с другими телематическими системами. Здесь

**** 5 АНТОМ АТТ ПИРОНА ИНЫЕ СИСТЕМЫ УПВШЛЕНИЯ ЧОРОЖНЫМ ДВ1ПЮ ЧПГМ 225
имеется и интерфейс для оператора, который может в обоснованных случаях управлять
системой RLTC и вр) иную Этот режим обычно используется в случае дорожно-транспортного.

Работа системы основана на обработке и оценке данных от детекторов транспорта.
Следует иметь в виду, что обрабатываются крупные массивы данных. Например,
в случае трех полос движения в одном направлении и десяти сечений, в которых
проводятся измерения с периодом 10 с, через каждые 15 минут получается измерение
2700 параметров транспортного потока, на основании которых необходимо рассчитать
двух - или многоразмерную транспортную модель. Двухразмерная модель, как
правило, основана на значениях интенсивности движения и скорости. На этой основе
можно классифицировать транспортный поток и находить случаи его неустойчивости.

Алгоритмы управления должны в определенных пределах уметь дополнять данные,
которые отсутствуют в результате кратковременных отказов или помех. Потом
алгоритмы в центре управления на основании оцененной транспортной ситуации
изменяют символы управляемых дорожных знаков. Современные алгоритмы работают
с учетом изменения скорости. На рис. 5.12 показана логика изменения скорости. Кроме
того, в процесс регулирования вступает важный элемент управления исполнительным
знаком «Обгон грузовым автомобилям запрещен», в результате чего грузовые
автомобили движутся (медленно) по правой полосе, и движение по центральной
и левой полосам можно гармонизировать с помощью знаков изменения скорости.
Ограничение движения медленно движущихся транспортных средств на правой полосе
имеет большое значение с точки зрения регулирования, так как такое транспортное
средство на центральной или левой полосах может существенно влиять на общую
скорость движения.

Действительная логика управления гораздо сложнее, так как она решает и другие

Рис. 5.12 Пример блок - схемы управления скоростью движения
задачи, заключающиеся, например, в том, что знак ограничения скорости должен
повторяться не реже, чем через два сечения и что изменения величины скорости между
двумя сечениями не должны превышать 20 км/ч и т. п.

Используемая до сих пор логика все чаще заменяется размытой логикой
управления. Причина заключается в том, что мы имеем дело со случайными
величинами, и твердая логика решений не отражает хорошо характер транспортного
процесса. В алгоритмы управления можно ввести и метеорологические условия, что
повысит качество управления. Условия принятия решений выгодно записывать
в качестве лингвистических правил при использовании для этого вербального
переменного. Форма записи может быть в таком случае следующей:

Задачей системы управления является путем снижения скорости по интервалу

Если	средняя скорость > 130	и одновременно	дисперсия >20	то	понизит ь скорость на 20
Если	> 20 % груз. авт.	и одновременно	средняя скорость на  центр, полосе около. 90	то	включить знак В22а
Если	идет дожоъ	и одновременно	средняя скорость >130	то	включить В20 на «90»

20 км/ч и одноразовым запретом обгона грузовым автомобилям стабилизировать поток
и уменьшить дисперсию sx до приемлемого значения. Пример результата процесса
регулирования показан на рис. 5.13. Перед активацией УДЗ среднее значение скорости
превышает НО км/ч и дисперсия скорости также большая. После включения знака
В20а «ПО» среднее значение скорости уменьшается, но значение дисперсии
продолжает оставаться большим. Это вызвано относительно большой долей медленно
движущихся транспортных средств, которые обгоняют по полосам, допускающих более
высокую скорость. Поэтому в определенный момент времени включен знак «Обгон
грузовым автомобилям запрещен». Ввиду того, чго пропускная способность дороги
все еще недостаточна, включается и знак В20а «70». После этого вмешательства среднее
значение скорости и ее дисперсия уменьшились и автомобили движутся в максимально
«замкнутой колонне».

5.3.2 Оценка эффективности управления
транспортными потоками (пилотный проект)

Проекты линейного управления после реализации подвергаются анализу, так как
необходимо оценить экономические результаты этих капиталовложений. Изучается
вклад в сохранение окружающей среды, а также экономический результат и вклад
в область повышения безопасности на транспорте. Относительно подробное
Исследование эффективности RLTC было осуществлено в период 1992 - 1993 гг. на
автомагистрали А9 Мюнхен - Нюрнберг [72]. Длина испытываемого участка
составляла 45 км. Кроме линейного управления, на пересекающих автомагистралях
и А99 (внешнее кольцо) были установлены управляемые дорожные знаки,
Равляющие транспортный поток на объездные дороги.

Транспортная нагрузка автомагистрали А9 больше, чем нагрузка остальных
В20а«110>

Рис. 5.13 Пример стабилизации транспортного потока путем регулирования УДЗ

автомагистралей в Баварии. У городка Ехинг, расположенного приблизительно в 12 км
от Франкфуртер Ринг на север, были измерены и абсолютно максимальные значения
интенсивности в интервале 24 часов. В пятницу 25 сентября 1992 г. нагрузка
представляла собой 144 634 авт/сут.

Анализ дорожно-транспортных происшествий осуществлялся в следующие периоды времени:

с 9.4. 1991 г. по 8. 4. 1992 г.

с 9. 4. 1992 г. по 8. 4. 1993 г.

без RLTC

с RLTC

Были учтены все дорожно-транспортные происшествия, которые были официально

9.4.91 - 8.4.92 (без системы управления)

9.4.92 - 8.4.93 (с системой управления)

зарегистрированы полицией.
На рис. 5.14 показано, что
количество происшествий
после установки системы
линейного управления
уменьшилось на 13,5 %.
Однако существенным при
этом является количество
погибших, которое уменьши-
лось на 38 %. Это означает, что
только за один год работы
системы линейного
управления на этом участке
длиной 45 км количество
погибших было меньше на 81
человек. Это вызвано тем, что
для достижения устойчивого

Рис. 5.14

Изменение количества происшествий после
установки системы линейного управления

транспортного потока
скорость снижается.

Система линейного
управления, дополненная
управляемыми дорожными
знаками на подъездах, оказывает влияние на снижение количества колонн и пачек
автомобилей, что спосоиствует собственно увеличению пропускной способности дороги.
Причиной является своевременная регистрация образования колонн и их локализация
на автомагистрали и равномерный подъезд транспортных средств, благодаря
использованию управляемых дорожных знаков, которые снижают скорость и
информируют о наличии колонн на автомагистрали с других направлений. Перед пуском
RLTC в эксплуатацию в часы пик образовывались колонны в направлении к Мюнхену
протяженностью от 6 до 9 км и в направлении к Нюрнбергу - протяженностью до 5 км
(рис. 5.15).

Сокращение протяженности колонн показано на рис. 5.16, колонны длиннее 4 км
появляются менее, чем в 8 % случаев.

Кроме сокращения размера колонн положительно воспринимается стабилизация
и гармонизация транспортного потока в результате снижения скорости. Практически
исключены волны «Stop and Go». Измерения показывают, что активация управляемых
дорожных знаков, ограничивающих максимальную скорость, действительно приводит
к уменьшению скорости и одновременно снижается дисперсия скорости, так как
большинство водителей едут со скоростью, близкой к постоянной. Из рис. 5.17, который
показывает результаты измерений на автомагистрали А2 у Вены, видно, что до
активации системы среднее значение скорости находилось в пределах 70-115 км/ч
и дисперсия составляла от 7 до более чем 22 км/ч. После включения знаков,
ограничивающих скорость до 80 км/ч, среднее значение скорости уменьшилось до
75-85 км/ч и дисперсия понизилась до 7-15 км/ч.

И направление Нюрнберг

Исследования
в Германии показывают, что
соблюдение водителями
вводимого ограничения
скорости зависит и от
предупреждающих
дорожных знаков, которые
обращают внимание
водителя на вид опасности.
Знак «Осторожно, прочие
опасности» с дополни-
тельной таблицей «Туман»
соблюдается в значительно
меньшей степени, чем
дополнительная таблица
«Гололед». Также было
установлено, что водители на
правой или центральной
полосе приспосабливают
свою скорость к требованиям
управляемых знаков. Хуже
обстоит дело на левой

?ис- 5.15 Конкретное уменьшение протяженности
колонн на наблюдаемом участке

скорости гораздо больше
и степень соблюдения указаний на знаке ниже. На этой проблеме сосредотачивает свое
ВНимание германская полиция.
Рис. 5.16

Длина колонн на критическом
участке автомагистрали
в интервале наблюдения 187 дней

Полиция положительно
оценивает возможность
регулировать транспорт в случае
происшествий и вручную при
использовании специальных
программ по происшествиям.
Такую же возможность
регулирования движения имеет
управление дорогами при
ограничениях, вызванных
строительными работами.
В течение наблюдаемого периода
от 9. 4. 1992 г. до 8. 4. 1993 г. на
изучаемом участке магистрали
А9 ручное управление
использовалось в течение 163
дней, в том числе в течение 73
дней было использовано 127
местных режимов регулирования
из-за строительных ограничений
и в течение ПО дней - режимов
регулирования, вызванных
дорожно-транспортными

происшествиями.

Кроме автоматического режима работы транспортной системы оцениваются

и метеорологические условия, а именно: влажность поверхности дороги и снижение
видимости в случае тумана. Если измеряется количество воды на проезжей части
дороги, снижающей безопасность движения, то включается знак А8 «Скользкая дорога»
при одновременном понижении скорости. Таким же образом в случае тумана
включается знак А22 «Прочие опасности» с дополнительной таблицей «Туман».
В течение 182 дней наблюдения количество дней, в которых знаки включались,
составило 138 дней. Причины включения знаков:

Автомагистраль А2 Вена

Скорость (км/ч)

Рис. 5.17 Скорость и ее дисперсия при свободном режиме и при ограничении

20

15

10

5

Система
не работает

40 КО 120	160

Скорость (км/ч)

максимальной скорости до 100 км/ч
-	туман	63 дня

-	влажность	117 дней

-	обледенение	8 дней

Обзеденение или температура воздуха, дороги и остаточное содержание соли
измеряются в восьми точках данного участка дороги. Из результатов измерения
рассчитывается вероятность возникновения обледенения даже с опережением на 3 часа.
Таким образом, дорожной администрации предоставляется возможность реагировать
на сложившуюся ситуацию.

5.3.3	Управление въездом на автомагистраль

При определенных транспортных условиях, если транспортный поток находится
на пределе устойчивости, то даже небольшое вмешательство является достаточным,
чтобы вызвать образование колонны или возникновение цепного столкновения. Этим
вмешательством могут быть автомобили, которые с риском въезжают на
автомагистраль с примыкающих дорог и заставляют водителей на автомагистрали
снижать скорость или изменять направление движения. В данном случае образуются
ударные волны со всеми последствиями [73].

Для работы системы «Ramp Metering» (RM) необходимо измерять характеристики
движения транспортных потоков с достаточным опережением перед въездной рампой.
Расстояние до точки измерения зависит от допустимой скорости, но оно не должно
быть меньше значения 1 000 -1500 м. Опять речь идет об измерении трех характеристик
движения на каждой полосе: интенсивности, скорости и состава транспортного потока.
Транспортная модель постоянно оценивает степень нагрузки и прогнозирует состояние
транспортного потока на автомагистрали перед соответствующим въездом. Система
управления с помощью светофора «дозирует» количество транспортных средств,
подъезжающих по примыкающей дороге. Фактическая длительность зеленого сигнала
определена текущим и прогнозируемым состоянием транспортного потока на
автомагистрали. Необязательно соблюдать минимальную длительность зеленого
сигнала 5 с по стандарту HSN 36 5601. Эта система уже была описана в «Законе
о движении по наземным дорогам».

5.3.4	\ Предоставление приоритета транспортным
средствам с пассажирами

Система High Occupancy Vehicles (HOV) используется, главным образом, в США
и Японии. Принцип заключается в предоставлении выделенной полосы автомобилям,
в которых имеется несколько пассажиров. Как правило, речь идет о количестве,
превышающем два человека. Это решение косвенно и психологически содействует лучшему
использованию транспортных средств. Кроме того, обычно с помощью телематических
средств изменяется направление движения в зависимости от текущих требований. Утром,
как правило, имеет приоритет транспортный поток, въезжающий в город, а в часы пик во
второй половине дня - транспортный поток, выезжающий из города.

Условием такого решения является наличие дороги с пятью или большим
количеством полос движения. С помощью управляемых дорожных знаков
и Шлагбаумов в утренние часы пик средняя полоса (полосы) имеет направление в город,
пРичем ее могут использовать только автомобили с двумя или большим количеством
пассажиров. Честность водителей проверяется автоматической видеосистемой,
способной прочитать и номерной знак. В вечерние часы пик направление выделенной
полосы изменяется в обратном направлении.

5.	4 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ НА
АВТОМОБИЛЬНЫХ МАГИСТРАЛЯХ

Интеллектуальные автомагистрали характерны тем, что в этом случае записывается
большое количество транспортных, метеорологических и экологических данных.
Составной частью этой системы является и идентификация долговременных
и кратковременных ограничений. Долговременные ограничения могут быть вызваны
строительными работами на дороге, кратковременное ограничение может быть
вызвано, например, неисправным транспортным средством, стоящим на дороге.

Все эти данные надлежащим образом обрабатываются и передаются клиенту.
Следовательно, дело касается информации, предоставляемой перед въездом или
в процессе движения по автомагистрали.

5.4.1	Развитие трансевропейских

транспортных сетей * [*Прим.научн.ред. стр. 535]

Значение телематических транспортных услуг, распространяющихся на европейских
автомагистралях, подчеркивается и в связи с развитием информационного общества1 2.
Потребность лучшего использования транспортных сетей и предоставления
мультимодальной информации клиентам признается странами-членами Европейского
Союза (ЕС) и привела к формулировке принципов ЕС для европейских транспортных
сетей (TEN-Tr/ [74]. Чешская Республика является составной частью TEN-Tr.

Данные принципы признают, что развитие телематических транспортных систем
может быть главным вкладом в дело повышения эффективности автомобильного
транспорта, его безопасности и устойчивого развития, что является главной целью
транспортной политики ЕС. Основные принципы используются странами-членами
и операторами автомобильного транспорта в качестве опорного инструмента,
направленного на поддержку способов расширения телематических приложений
в секторе автомобильного транспорта.

Кроме Европейского Союза, телематическими приложениями в области
транспортных сетей стала систематически заниматься и группа специалистов С16
«Network Operation» Международного дорожного конгресса PIARC. Здесь Чешская

1 СОМ (2000) 130 от 8-го марта 2000 г.: «е-Evropa - информационное общество для всех -
текущий отчет для специального Европейского Совета о занятости, экономической реформе
и социальной солидарности - Лиссабон 23-го и 24-го марта 2000 г.»

2 «Решение № 1692/96/ЕС Европейского Парламента и Совета от 23-го июля 1996 г.
о руководящих принципах Общества по развитию трансевропейской транспортной сети»
Официальный бюллетень Европейских обществ. L 228, том 39, сентябрь 1996 г.
республика занимает ведущую позицию и она собственно формирует будущие работы
данной группы. Более подробные информации даны в статье [75].

Во многих странах Европы современные системы управления автомобильным
транспортом и службы транспортной информации уже реализованы. Тем не менее все
еще существуют разнообразные системы локальных услуг, а не систематический
глобальный подход. На основании общего представления о расширении телематических
систем в пределах всей Европы работы продвигаются в направлении создания взаимно
совместимых систем, которые будут идентичными по своему действию во всей Европе,
причем не толью на магистральных трассах но и в городских регионах.

В данном контексте Комиссия и страны -члены ЕС поддерживают значительное
количество проектов развития ТТС в рамках структуры трансевропейской сети. Из
бюджета трансъевропейских транспортных сетей (TEN-Tr) в период 1995-1999 гг. было
выделено свыше 93 млн. евро для решения проектов управления движением
автомобильного транспорта с общими капиталовложениями в проекты
инфраструктуры телематики в регионах в объеме более 55U млн. евро.

5.4.2	Информационные потоки

Понятие «интеллектуальная автомагистраль» связано с получением информации
различного вида и различной формы, с их унифицированной обработкой
и последующей передачей участникам дорожного движения. Необходимо подчеркнуть,
что речь идет не только об установке аппаратных средств, но необходимо заранее
разработать архитектуру системы, причем как на функциональном, так и на
информационном уровнях. Весь процесс показан на рис. 5.19 со следующими этапами:

Приобретение информации

Информация, относящаяся к транспорту, получается от различных источников
и в очень разнообразном виде. Типичным примером являются детекторы транспорта,
измеряющие интенсивность и скорость транспортного потока, и датчики, измеряющие
метеорологические величины, включая состояние дороги. Измеренную таким образом
информацию необходимо в реальном времени передавать в центры управления
автомагистралями и автомобильными дорогами.

Наряду с точно измеренными значениями весьма ценны и сообщения патрулей
полиции, сервисных услуг или общественности, участвующей в организации работы
транспорта. Хорошо действующая система имеется в Германии, где в мониторинге
транспортной ситуации участвует около 60 000 граждан, обученных в качестве так
называемых Staumelder (информаторов о появлении колонн автомобилей). Целью
обучения является научить водителей предоставлять информацию в унифицированном
Виде, причем водители считают сообщение о транспортных проблемах своей
гражданской обязанностью. Информация данной категории передается устно.

Следующей важной категорией информации являются данные о временном запрете
проезда, о транспортировке крупноразмерных грузов и т. п., полученных из баз данных
соответствующих организаций Для таким образом полученной информации
необходимо соединение систем баз данных различных организаций и разработка
необходимых программ конверсии. Как показывает пример оценки системы RLTC,
ЭТа информация имеет принципиальное шачение.
Обработка информации

Всю измеряемую информацию необходимо соответствующим образом
фильтровать и обрабатывать в унифицированном виде и передавать ее в отдельные
базы данных. Ввиду стохастического характера транспортного потока следует
осуществлять основную обработку данных, используя сглаживание и фильтрацию.
Как показывают различные испытания датчиков и линий передачи, можно ожидать
ошибки до 5%, вызванные помехами. Поэтому хорошие системы используют
интерполяцию данных, отсутствующих, например, по причине кратковременного
воздействия помех. Фильтр со слишком малой постоянной времени дает быстрый
отклик на изменения транспортной ситуации, однако эти изменения зачастую
перекрыты шумом. С другой стороны, чрезмерно большая постоянная времени
обеспечивает хорошую фильтрацию, которая, однако, выдается с большой задержкой.
На практике используются фильтры двух типов:

1.	Плавающее окно, определяемое выражением

„ _uk-\+-+uk-n

Ук~------п------

где:	п	ширина окна, определенная как Tf/ Ts

Tf	постоянная времени фильтра,

Ts	период квантизации.

2.	Забывание по показательному закону

Ук = а 'Ук-1 +(1-а)ик

где:	а постоянная забывания по показательному закону

Фильтр, как правило, выбирается на основании компромисса между ошибкой, вносимой
задержкой (большая постоянная времени), и недостаточно подавленным шумом (малая
постоянная времени). Примеры фильтрации сигнала детекторов с помощью фильтров типа
«плавающее окно» и «забывание по показательному закону» даны на рис. 5.18.

Рис. 5.18 Цифровая фильтрация типа «плавающее окно» и «забывание по

показательному закону»
Кроме обработки измеренных данных необходимо создать унифицированную базу
информационных данных для устной информации или данных, получаемых от других
источников. Эта база данных имеет стандартную форму, так как желательно, чтобы
водитель получал информации одинакового вида и формы в любом месте Европы.
Для описания транспортной информации в Европе используется протокол, называемый
ALERT С, который стандартизован технической комиссией ТС278 «Road Transport
and Traffic Telematic». В настоящее время разрабатывается протокол ALERT Plus. Эти
протоколы описывают одинаковой формой транспортные ситуации и их
местонахождение и отличаются тем, что ALFRT С направлен на события, в то время
как ALERT Plus описывает состояния системы.

Передача транспортной информации

Полученная, отфильтрованная и обработанная транспортная информация
передается потребителям из центров управления различными способами (рис. 5.19).
Используются, например, передачи локализованной транспортной информации
системой RDS-TMC, с помощью цифровой радиопередачи DAB, с помощью связи
WAP с сотовыми телефонами, связь на короткие расстояния DSRC, а также
информации, получаемой перед поездкой, с помощью Интернета. Для передачи данных
всему транспортному потоку целесообразно использовать информационные дисплеи
или управляемые дорожные знаки.

Важной частью этих систем является определение положения транспортного
средства по цифровым картам, что дает возможность передавать только
локализованную информацию, касающуюся конкретного транспортного средства или
транспортных средств. Вопрос цифровых карт очень актуален и в Чешской Республике.

Данные

Информация

Измерение

детект. граней,
детект. погоды
Голос

с .общ. полиции
сообщ. граждан
сообщ. сервиса

Ко мпыо гег

информац. ГПОТ
.□(формация JB S
информация о
закр.1 пнн дорог

fji сбор

Обработка
данных

фильтрация
кодирование
база данных
I ПрОГНОЗ

Зи

пере-
дача

^Индивидуальная |

-навютц ся

BL WAP

‘ Интернет

Коллективная I
RDS-TMC

- ннф. дисплеи
F  навигация
управляе-
£ мыми

I знаками

Единая среда связи и информации

рис. 5.19

Потоки информации во всей цепи
5.5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей главе цается основной обзор операций в рамках транспортных сетей,
расположенных в незастроенной пригородной зоне. Понятие «интеллектуальная
автомагистраль», конечно, связано и со средствами связи, создающими среду для
передачи информации, и связи с архитектурой всей системы.

Следующие телематические средства, как например, электронная оплата,
интеллектуальное транспортное средство и системы безопасности описаны
в последующих главах.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ

6.1	Введение....................238

6.2	Международный опыт создания
информационных систем..........238

6.3	Интеграция информационных
систем в рамках транспортной
системы.......................245

6.4	Информационные системы,
воздействующие на состояние
транспортного потока..........247

6.5	Информационные системы

в индивидуальных
транспортных средствах...251

6.6	Пассивные

информационные системы...254

6.7	Информация для водителей

перед поездкой...........260

6«8	Заключение................262
6.1	ВВЕДЕНИЕ

Транспортные информационные системы (TIS - Traffic Information System), являясь
составной частью городской системы управления, используют результаты постоянного
слежения за транспортной ситуацией и ее обработки системой управления. Они, как
правило, образуют единое целое с системой управления светофорами. При данном
способе управления, основанном на добровольном принятии водителем передаваемых
ему сообщений, очень важной является их достоверность. Поэтому неотъемлемой
составной частью систем TIS является надежный прогноз транспортной ситуации.

В самой простой форме информация передается посредством нормальных
радиопередач типа «Зеленая волна» только в речевом виде и без соответствующего
прогноза или используется передача сообщений с помощью RDS-TMC. Информация,
предоставляемая водителю посредством информационных дисплеев в транспортном
средстве или на больших табло, расположенных рядом с дорогой, имеет форму
сообщений о времени, которое понадобится водите, но для преодоления данного участка
(БЕЛА ГОРА - 50 мин), форму сообщения о транспортных заторах (ПЛОЩАДЬ
ИРАСЕКА - СТЕПЕНЬ 4) или о ДТП.

В более сложных системах речь идет о динамической и подробной информации,
выводимой на дисплей в транспортном средстве, при которой имеет место двухсторонняя
связь транспортного средства с пунктом измерения. Система управления получает
дополнительную закодированную информацию о местоположении транспортных ере, ictb
(маршрут движения, длительность стоянки, количество остановок и т. п.), которую она
использует в процессе оптимизации движения транспортных средств в сети. Реальная
информация о текущем состоянии транспортного потока, принимаемая
в соответствующим образом оборудованных транспортных средствах, используется
также для поиска альтернативных маршрутов движения с помощью цифровой карты
местности. В результате эгого телематический сектор, занимающийся информационными
системами, соединен с сектором навигационных систем в транспортных средствах.

Существенное значение имеет информация, которую может общественность
получить в информационных киосках или с помощью Интернета.

6.2	МЕЖДУНАРОДНЫЙ ОПЫТ СОЗДАНИЯ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

6.2.1	Опыт стран Азии

В Японии, которая занимает ведущее место по внедрению данных систем, первые
эксперименты по их внедрению начались в 1973 г. в рамках проекта CACS.
В восьмидесятые годы продолжались работы по проектам RACS и AMTIS, в которых
информация выводилась на дисплей транспортного средства с помощью радиомаяков,
установленных вдоль дорог. Существенный вклад в дело стандартизации передаваемой
информации внес проект VICS, работы над которым начались в апреле 1995 г.

Навигационные системы в транспортных средствах появились на японском рынке
в 1987 г., когда цена блоков составляла от 2000 до 6000 долл. США. На первом этапе
устройства устанавливались только в новых транспортных средствах, позднее можно было
купить и вариант, рассчитанный на дополнительный монтаж. Открытие рынка вызвало
острую конкурентную борьбу различных поставщиков. В период 1987-1993 гг. было проданс
более 500 000 единиц, причем в конце 1993 г. продавалось 20 000 единиц в месяц. В 1994 г.
объем продажи достиг 350 000 единиц, цена которых стала менее 1000 долл. США.

Изменения проданных устройств были вызваны успешным внедрением проекта
VICS в большой транспортной области города Токио (радиус области 100 км) и на
автомагистрали Томеи и Меишин. Из центра управления водитель получает
информацию о фактическом состоянии транспортного потока, ему предлагаются
альтернативные маршруты для того, чтобы избежать заторов. Он всегда получает
информацию о вероятном времени достижения места назначения. Для целей связи
используются малые радиомаяки, инфракрасные устройства связи и радиопередача
ЧМ. Система VICS, кроме того, дает возможность отображения точного
местоположения транспортного средства, оснащенного приемником GPS. Количество
проданных единиц указано в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Т	1993	1994	1995	1996	1997	1998	1999	2(Ю0
К-во (тыс. шт.)	129	307	513	750	1110	1400	1750	2000
Рост (%)	—	138	67,1	46,2	48	26,1	25	14,3

Транспортные средства более высокой категории уже стандартно оснащены блоком
VICS, и поэтому есть все основания предполагать, что количество единиц в 2005 г.
достигнет значения 3,5 миллиона штук. Дополнительную информацию можно получить,
например, на http://www. nihon. net/ITS/ITSinJapan. Японский рынок информационных
систем для водителей является несомненно самым быстро развивающимся рынком
в мире, что вероятно вызвано и тем, что цена единиц снизилась с первоначальных ЗООи
долл. США (в 1990 г.) до приблизительно 1000 долл. США в 1994 году. В 2000 году
системой были покрыты все крупные города и все главные дороги.

Для полного представления о растущем интересе производителей бортовых единиц
необходимо отметить, что в период от 1994 до 1996 гг. было поставлено на рынок 14
новых изделий производителей: Alpine NVE-N0055, Kenwood GPX-07, Matsushita
CN-V500DJ, Mitshubishi CU-9400 и 9510, Nippon Denso Mercedes MIUT, Nissan
Birdview, Sony NVX-4 (+ NVX-B50, NVX-F15A, NVX-F30), Sumimoto Electric
Cruisemate и Toshiba NP-A50. В конце 1996 года в распоряжении имелось 26 типов
изделий, большинство из которых принимало сигналы системы GPS. Система
VICS - это главная система, используемая в Японии, однако уже в 1997 году фирмой
Daimler-Benz Japan была на рынок введена новая конкурентная система, названная
Traffic Information Guidance System (TIGS), которая объединяет реальную
транспортную информацию с навигационной системой транспортного средства.

Несмотря на то, что система TIGS была введена на рынок фирмой Daimler-Benz,
в настоящее время она в отношении бортовых устройств имеет поддержку и фирм
Bosch и Nippon Denso и соответствует транспортной политике в области Токио, где
обрабатываются данные, получаемые от 14 000 датчиков, 200 видеокамер и 900
светофорных объектов. В общей сложности 19 компьютеров обрабатывают данные
транспортных детекторов, и они в индивидуальном порядке рекомендуют маршрут
Движения, причем, кроме транспортных данных, система принимает во внимание
и информацию о погоде, спортивных и культурных мероприятиях, а также о возможной
парковке.
В течение первых 6 месяцев данная навигационная система была предназначена
только для автомобилей Мерседес S, позднее и для остальных транспортных средств.
Стоимость единицы - 5000 иен, стоимость месячного проката единицы - 3000 иен.
Начиная с 1998 г., фирма Daimler-Benz продает ежегодно 10 000 единиц и стремится
распространить систему и в других странах мира

Система VICS была официально введена на рынок на один год раньше
предполагаемого срока. В течение этого года было продано 130 000 единиц
и предполагается продать в общей сложности 1,75 миллионов единиц, установленных
в японских транспортных средствах. Систему VICS предлагают все ведущие
производители автомобилей Система VICS хорошо согласована с уже созданной
инфраструктурой, развитое состояние которой в некоторой степени затрудняет
расширение системы Daimler-Benz, однако она по тем же причинам препятствует
расширению системы VICS в другие страны. В общем можно сказать, что систему
TIGS легче распространять, и фирма Daimler-Benz предполагает после тщательного
тестирования системы в Японии ее всемирное расширение.

Чтобы лучше понять различные возможности потенциального расширения
применения систем в других странах, необходимо принять во внимание и другие
системы связи. VICS для передачи информации автомобилям использует радиоканалы
ЧМ, инфракрасную систему связи на главных улицах городов и радиомаяки на
автомагистралях. Система TIGS в свою очередь использует для связи сотовый телефон
в транспортном средстве. После задания места назначения поставщик информации
(провайдер) автоматически сообщает информацию, касающуюся данного маршрута,
и эта информация далее автоматически повторяется с периодом 5 минут. В табл. 6.2
сравниваются все основные параметры обеих систем. Из сравнения вытекает, что
у системы TIGS больше потенциальных возможностей для ее расширения.

Благодаря бурному развитию информационных систем, и другие фирмы стремятся
участвовать в данной области предпринимательства. В июне 1997 г. фирмы Toyota
и Nissan вышли на рынок с транспортной информационной системой, основанной на
использовании сотовых телефонов. Поставщик услуг кроме транспортной информации
предоставляет информацию о возможностях покупок и друтие сведения. Благодаря
начальным капиталовложениям обе фирмы отметили потери, которые в первом году
эксплуатации системы достигли 5 млрд. иен.

Однако частные водители не являются единственными пользователями
транспортной информации. Уже более чем девять лет информация используется
и в области городского пассажирского общественного транспорта. Практически все
крупные автобусные остановки в Японии оборудованы дисплеями, на которые
выводится информация о времени прибытия автобусов в место остановки. Подобная
система используется и на железнодорожном транспорте.

Следующей важной информационной системой, служащей для водителей, является
система, используемая на автомагистрали Ханшин у города Осака. Здесь впервые
в Японии была в 1992 г. использована система автоматической идентификации ДТП
(accident detection). Для выявления происшествия предусмотрен алгоритм,
обрабатывающий изображение телевизионных камер. На следующем этапе передается
информация в центр управления, и указания водителям автоматически появляются на
крупноразмерных дисплеях над проезжей частью дороги.
Таблица 6.2 Сравнение информационных систем VICS и I7GS

	ITGS	VICS
Принцип действия	ITGS передает картографическую информацию в транспортное средство, так как она знает место назначения и приблизительное положение	Информация хранится на карте в навигационной системе на борту транспортного средства
Передача данных	Телефон на борту возобновляет данные через пять минут	Данные передаются с периодом пяти минут по радиоканалам ЧМ, по инфракрасным каналам и с помощью радиомаяков
Передаваемая информация	Транспорт, возможности парковки, погода, последние известия, культурные мероприятия и т. д.	Транспорт, возможности парковки
Поддерживающие фирмы	Daimler-Benz, Telematic Japan Со, Nippon Telegraph&Telephon Corp, Advanced Traffic Information Service Co. (объединение полиции и города в области Токио)	Консорциум 85 фирм и институтов, Министерство строительства, Министерство почт и связи, Национальная полиция
Цена	Нормальное оснащение автомобиля Мерседес класса S и С, начиная с 1997 г., цена составляет 40 долл. США (основная часть) + 24 долл. США в месяц. Стоимость телефонных разговоров оплачивается отдельно	3000 долл. США при установке на заводе, в том числе 240-320 долл. США за радиоприемник ЧМ. Бортовой блок (ЧМ, инфракрасный сигнал и радиосигнал USD) стоит 800 долл. США. Предполагается снижение цен.
Покрытая область	Городская часть Токио и прилегающие районы (префектуры): префектура Ниагата (запад) и префектура Нагано (Зимние олимпийские игры 1998)	Городская часть Токио, Осака, Нагойа. Постепенно вдоль всех автомагистралей, все крупные города до 2000 г.
Пуск  в эксплуатацию	Апрель 1997	Апрель 1996

Общества Fujitsu и Toyota в мае 1998 г. заявили о том, что они создали новое совместное
предприятие Nihon Mobile Broadcasting Company для передачи информации водителям
посредством спутниковой связи. За месячную плату приблизительно 800 иен водитель
будет получать не только транспортную информацию, но он будет слушать музыку и другие
сообщения. Передача должна осуществляться в диапазоне S, т. е. в области СВЧ (около
2650 МГц). Существенным преимуществом таких высоких частот являются малые размеры
антенн по сравнению с нормальным приемом сигнала спутников.

Группа предполагает, что она получит лицензию на передачу, которая должна
начаться в 2001 году. В 2003 г. услугами системы должно пользоваться около
2 миллионов потребителей, а в 2010 г. - уже 10 миллионов. Поддержать эту систему
обещали фирмы Kenwood, Denso, Alpine Electronics, Fuitsu Ten, Mitsui, Tosiba
и несколько финансовых институтов.

6-2.2 Опыт США

В США область транспортной информации для водителей по сравнению с Японией
или Европой развита довольно слабо. Причиной является, вероятно, огромная территория
Соединенных Штатов, для которой японская или британская модели получаются
слишком дорогими. Следующей причиной является слабое сотрудничество между
отдельными штатами, что препятствует созданию единой национальной системы. Тем не
менее, и в США работает несколько систем на ограниченной территории. Они основаны,
главным образом, на использовании мобильных телефонов или радиовещания ЧМ.

Также подробная цифровая кар'га США создается уже много лет и все еще неготова.
Несмотря на это, в 1998 г. был завершен первый этап, охватывающий главные дороги
и области с большой концентрацией населения. В этом проекте участвуют общества
Delco Navicar, Motorola ATIS, а также Project Northstar.

Единой общегосударственной информационной системой является система Road
Watch America. Она предоставляет транспортную информацию на всей территории
США посредством радиовещательных станций, телефона, Интернета или специальных
киосков в главных центрах грузового транспорта. Информация касается препятствий
на дорогах, ДТП, погоды, а также времени, потерянного в колоннах. Поставщиком
этих услуг является общество Metro Networks.

Местная информационная система используется в штате Мэриленд, где городское
правление и полиция объединили свои усилия в деле надсмотра над несколькими
автомагистралями. С помощью видеокамер, датчиков-локаторов и на базе информации,
получаемой от пассажиров, они информируют водителей о фактической или
предполагаемой задержке.

В Атланте, штат Джорджия, летом 1996 г. на самом нагруженном участке
автомагистрали пущена в эксплуатацию информационная система, работающая
в реальном времени. В решении пилотного проекта «Atlanta Driver Advisory System
(ADAS)» на первом этапе участвовало 200 испытательных транспортных средств. Они
были оснащены узкополосными приемниками сигнала с несущей частотой 220 МГц.
Информацию о местоположении предоставляет приемник GPS фирмы Motorola. На
приборной панели автомобиля расположен небольшой дисплей, на который выводится
информация о заторах, ДТП и другие необходимые данные. Проект был финансирован
в объеме 7,2 млн. долл. США Федеральным управлением автомагистралями.

6.2.3	Опыт Европы

Характерной чертой европейских производителей является их повышенный
интерес к системам мониторинга транспорта и предоставлению транспортной
информации и меньший интерес к навигационным системам, располагаемым
непосредственно в транспортном средстве. Несмотря на то, что развитию
информационных систем препятствовала несогласованность национальной политики
и отсутствие цифровых карт, все же к концу 1996 г. существовало 14 информационных
систем, четыре из которых использовали GPS. В качестве последних можно указать
системы Driven's Associate, Blaupunkt Berlin, Ford Navigation System и Volvo Dynaguide.

6.2.3	Л СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Tr\IIICMASFER

Решающим доводом разработки транспортных информационных систем является цена,
оплачиваемая за заторы. Был опубликован ряд анализов и расчетов, показывающих
стоимость транспортных заторов. Серьезными можно считать результаты, представленные
фирмой Trafficmaster, так как они основаны на данных транспортных детекторов,
накопленных в период март — июнь 1997 г. Trafficmaster подсчитал, что из-за заторов
потеряно 37 миллионов человеко-часов, что в финансовом выражении соответствует сумме
приблизительно 1,8 миллиарда фунтов. При этом реальный прогноз показывает, что в 2011
году количество и продолжительность заторов возрастут приблизительно в два раза.
Trafficmaster, владельцем которого являются фирмы Vauxhall и General Motors
обеспечивает передачу речевой информации водителям на всех автомагистралях и на
других дорогах Великобритании протяженностью более 500 миль. Система образована
детекторами транспорта, измеряющими скорость, и каналами связи с центральным
диспетчерским пунктом. Центральный компьютер обрабатывает данные, определяет
ситуацию, требующую понизить максимальную скорость, и передает полученную
информацию в блоки, установленные в транспортных средствах. Эти блоки продаются
по относительно приемлемым ценам, причем фиксированная месячная плата также
относительно невысока. В течение первых девяти лет, т. е. от 1988 г., было продано
150 000 единиц, общее количество которых в настоящее время превосходит
приблизительно 350 000 штук.

В августе 1996 г. фирма General Motors начала оборудовать все новые автомобили
в Великобритании системой, предостерегающей от заторов, названной Trafficmaster
Oracle. Принятая торговая политика должна по предварительной оценке Trafficmaster
привести к тому, что в 2000 г. их системой будет оборудовано 50 % транспортных
средств в Великобритании.

Принцип действия системы Trafficmaster Oracle заключается в том, что она
информирует о наличии заторов на приблизительно двух перекрестках по ходу
движения. Кроме того, готовится использование дисплеев вместо только речевой
информации. Эта система распространяется во Франции, Германии и Голландии.
В Германии Trafficmaster заключил долгосрочный договор с фирмами Mannesmann
и Deutsche Telekom по установке детекторов заторов на автомагистралях
протяженностью 8000 км. Договор дает фирме Mannesmann возможность использовать
технологию детекторных станций рядом с автомагистралью и одновременно
поставлять бортовые единицы. Потенциальное использование данной системы больше,
так как в Германии имеется 10 000 км автомагистралей по сравнению с 3303 км
автомагистралей в Великобритании. Покрытие автомагистралей в Германии началось
в июле 1997 г. в области, Дюссельдорф с целью покрытия 4000 км автомагистралей.
Немецкая фирма Opel предлагает единицы Trafficmaster в качестве надстройки к своим
новым моделям. Во Франции эта система используется в пригороде Парижа.

6»2.3.2 Прочие информационные системы

Несмотря на то, что Trafficmaster является ведущей системой в области
транспортных информационных систем в Европе, появляются многие конкурентные
системы. В первой половине 1997 г. французская фирма Sagem представила свою новую
информационную систему Visonaute. В ее разработке принимали участие фирмы
Renault, Telediffusion de France (национальное радио) и другие государственные
институты. Система Visonaute образована бортовой единицей с дисплеем, причем связь
обеспечивается мобильным телефоном France Telecom. Управляющие компьютеры,
расположенные в здании парижской мэрии и в региональных центрах, собирают
и обрабатываю г информации, снимаемые с 4000 детекторов транспорта. Система
Visonaute пока покрывает область Парижа, но предполагается ее расширение в пределах
национальной сети связи.

Цена основного комплекта переносной единицы (не содержащей приемник GPS)
составляет приблизительно 3000 франков, а цена единицы с приемником GPS — 8000
Франков. Стоимость месячного проката — 120 франков. France Telecom предполагает,
что в 1999 г. количество пользователей системой достигнет 30 000.
Бе. тикобритания и другие европейские страны разрабатывают проекты, в рамках
которых информационная система может повысить степень использования стоянок
«паркуйся и езжай» (P+R) с целью улучшения качества воздуха в центрах юродов.
Проект ELGAR в Бристоле информирует водителей с помощью информационных
дисплеев, расположенных возле дорог, о расписании общественного пассажирского
транспорта и, кроме того, сравнивает время, проведенное в городском пассажирском
общественном транспорта, со временем, проведенным в частном автомобиле. Этот
принцип воздействия на водителей должен быть в будущем дополнен системой
электронной оплаты за проезд, и потом у водителя будет возможность выбора между
доступным и относительно дешевым и комфортным общественным пассажирским
транспортом или относительно дорогим платежом за въезд в центральную часть города.

В Германии вновь созданное совместное предприятие Tegaron Telematics GmbH
(Daimler-Benz Interservices, T-Mobil) в конце 1997 г. начало предоставлять
транспортную информацию с помощью мобильных телефонов. Водитель получает
актуальную информацию после звонка в центр, причем он получает информацию,
связанную только с местом, в котором он находится, так как его приблизительное
местоположение определяется по положению мобильного телефона. После
активизации системы водитель получает актуальную информацию с периодом 5 минут
в течение одного часа, причем цена разговоров оплачивается из нормального счета.
Сообщения о ДТП передаются в заранее подготовленной форме. Поставщик данных
услуг предполагает участие приблизительно 3 миллионов заказчиков и объем оборота
приблизительно 200 млн. марок. Поскольку система сотового телефона
стандартизирована на международном уровне, у данной системы есть потенциальные
возможности экспорта.

Система RDS-TMC представляет собой одну из возможностей передачи
информации водителю. Другую возможность дает система GSM. Организация ARC
Transistance, которая представляет 35 миллионов членов в 40 странах Европы, работает
над созданием открытого стандарта для GSM для всей Европы. Предпола! ается
использование службы SMS (Short Message Service)

6.2.3.3 Система передачи информации RDS-TMC

Основным методом передачи транспортной информации, используемым в ряде
европейских стран, является передача с помощью RDS-TMC. Сообщения генерируются
автоматически системой управления. Для их кодирования используется протокол
ALERT С. Сообщения постоянной длительности, выбираемые из стандартных
предварительно определенных полей, передаются направленно в заданные области
с указанием приоритета, чем определяется частота их повторения.

Благодаря строго определенному кодированию в системе RDS-TMC, сообщения
можно просто перевести на любой язык, в результате чего иностранец может принимать
сообщения на своем родном языке. Сообщения, передаваемые системой RDS-TMC, могут
бьпь также использованы и в случае средств навигации в транспортном средстве, так
как они дополняют и уточняют данные, получаемые из цифровой карты. Пользователь
имеет также возможность ограничить передачу сообщений только на определенную
область Система может передавать до 300 сообщений в течение 15 минут.

Правительство Германии заявило о своей поддержке данной системы на
национальном уровне, начиная с 1998 г. До этого времени система RDS-TMC
проверялась на уровне федеральных районов. Основной предпосылкой является
бесплатность системы и ее стандартизация на европейском уровне. В 1999 г. система
RDS-TMC использовалась в Испании, Швеции, Франции, Германии, Голландии, Дании
Великобритании, Бельгии, Люксембурге, Финляндии, Италии и Португалии. Другие
страны, как Швейцария, Австрия и Норвегия, готовятся к будущему использованию
данной системы.

6.3	ИНТЕГРАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ В РАМКАХ ТРАНС ПОРТНОЙ
СИСТЕМЫ

Использование информационных систем и их влияние на ограничение заторов
в городах и на автомагистралях было предметом анализа ряда европейских проектов,
наиболее значительным из которых является проект EURO-SCOUT, который описан
в [76], где также отмечена связь с городской системой управления специально в области
светофоров. Городские системы управления транспортом, созданные в последние годы,
используют различные алгоритмы управления светофорами, начиная с самого простого
управления при фиксированном времени и выбора программ в зависимости от состояния
транспортного потока и кончая стратегиями оптимизации транспортной сети с помощью
изменения параметров управления всей транспортной сетью. В состав этих алгоритмов
также входит и управление транспортными средствами с помощью средств информации.

Необходимое интегрирование систем управления светофорами (Urban Traffic
Control-UTC) и информационных систем для индивидуальных транспортных средств
(Traffic Information System - TIS) обеспечено благодаря использованию трехуровневой
архитектуры городской системы. Каждый слой наделен своим интеллектом и имеет
строго определенный интерфейс не только в рамках настоящей архитектуры, но
и стандартизированный интерфейс по отношению к остальным системам, т. е. и к TIS.
С точки зрения информационных потоков между UTC, TIS и транспортным процессом,
можно определить четыре уровня взаимных связей, указанных на рис. 6.1. Стратегии
управления вытекают из используемых уровней.

В случае уровня 0 обе системы работают независимо друг от друга. В данном
случае существует только косвенная взаимная связь посредством регулируемого
транспортного потока.

По крайней мере однонаправленный поток данных обеспечивается на уровне 1.
Осуществлять передачу данных и быть ведущей (master) может как система UTC, так
и система TIS. Ведущий, которым чаще всего бывает устройство управления
светофорными объектами, потом работает самостоятельно. Подчиненная система
(slave) использует данные в своих алгоритмах управления, которые, кроме прочего,
согласует с ведущим алгоритмом для подготовки информации.

Уровень 2 уже обеспечивает двухнаправленный обмен данными между UTC и FIS.
Обе системы работают самостоятельно, однако они взаимно координируют стратегии
управления. Этот уровень является наиболее подходящим с точки зрения конфигурации
технических средств и программного обеспечения.

Последней возможностью, уровень 3, является полное объединение обеих систем в одно
Целое, использующее единое программное обеспечение и единую стратегию оптимизации
Для управления обеими системами. Недостатком являются повышенные расходы на
Разработку системы и возможные проблемы, связанные с ее изменениями или расширением.
Рис. 6.1 Уровни интеграции для управления
UTC и TIS

Основой интеграции обеих
систем является совместно
используемая база данных
измеренных значений. Системы
UTC в большинстве случаев
управления узлами используют
данные петель индукции, которые
расположены на перекрестках,
или данные стратегических
детекторов, образованных парой
индуктивных петель и измеряющих
скорость транспортного потока.
Данные стратегических
детекторов используются для
управление областями.

Следовательно, системы TIS
используют данные тех же самых
детекторов , что и система UTC,
но, кроме того, они могут
использовать дополнительные
и очень важные информации
о движении индивидуального
транспортного средства при
условии, что оно оборудовано
бортовым блоком, передающим
информацию в инфракрасном
диапазоне или в диапазоне 5,8 ГГц.

Для управления путем
наведения в сетях с высокой
интенсивностью транспорта
необходимо работать в режиме
интеграции повышенного уровня,
т. е. с уровнями 2 и 3. Это вызвано
тем, что существенной составной
частью системы является
временной и пространственный

прогноз состояния транспортной сети. Дело в том, что обе системы сильно влияют

друг на друга, так как повышение интенсивности движения в определенном месте
сети и управление этим транспортным потоком путем его направления на другую
трассу может вызвать насыщение системы светофорных объектов на данной трассе,
в результате чего транспортная система становится неустойчивой. Время прогноза
должно быть не менее 30 минут, а оптимальное время прогноза составляет 60 минут.

В то время, как у систем с низким уровнем интеграции (уровень 0 и 1 ), как правило,
подготовлена одна альтернативная трасса, система более высокого уровня интеграции
в процессе оптимизации использует пропускные способности всех трасс, которые
принимаются во внимание для транспорта от исходного места до места назначения
В алгоритмы входят измеренные значения нагрузки детекторов в отдельных направлениях
и значения сигнальных планов, которые являются важным критерием оптимизации трассы.
В таком случае транспортные средства направляются на наиболее подходящие трассы по
группам в зависимости от фактического и прогнозируемого состояния транспортного потока

6.4	ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ,
ВОЗДЕЙСТВУЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ
ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА

В предыдущей главе было сказано, что имеются три возможности управления
транспортными средствами. С помощью сигналов светофоров транспортные средства
останавливаются, с помощью управляемых дорожных знаков «Ограничение
максимальной скорости» ограничивается их скорость. Третьей возможностью является
воздействие на транспортный поток, когда транспортные средства направляются на
другие трассы. При этом, однако, соблюдается то, что водитель должен достичь места
назначения, хотя и по другой трассе, которая с его индивидуальной точки зрения может
казаться менее выгодной. Пункт отправления (Origin) и пункт назначения (Destination)
остаются неизменными. Рели использовать средства воздействия, при которых
транспортное средство обязано использовать альтернативную менее нагруженную трассу,
то речь идет о системе наведения, которой посвящен следующий раздел.

На водителя можно воздействовать и так, что он получает информацию
о транспортных проблемах, которые его ждут, если он будет продолжать движение по
своей трассе. Как правило, речь идет о сообщениях типа «НАПРАВЛЕНИЕ АЭРОПОРТ
- 60 МИНУТ», «ВЫТОНЬ - ДТП» и т. п. В таком случае все зависит от его желания
руководствоваться данной информацией, а также от его способностей найти
альтернативную трассу, поскольку она не указана с помощью специального дорожного
знака, но может быть дана в виде информации «НАПРАВЛЕНИЕ ГРАДЕЦ -
ИСПОЛЬЗУЙ ТРАССУ ЭДЕН».

6.4.1	Информационная система TFIS

(Traffic flow Information System)

Эта система основана на управлении транспортным потоком с помощью
информации, передаваемой водителю через устройства оперативной информации. На
практике речь идет, как правило, об информационных дисплеях, расположенных возле
дороги, или на порталах, охватывающих все сечения дороги. Пример такого дисплея,
установленного над автомагистралью, дан на рис. 6.2. На указанном рисунке водитель
получает информацию о том, что можно предполагать заторы в интервале от девятого
до пятнадцатого часа вследствие дорожных работ.

Текст выводимый на информационные дисплеи, должен всегда генерироваться
автоматически в центре управления, и он является неотъемлемой частью городского
системы управления движением. Основой алгоритмов, генерирующих тексты, являются
основные характеристики движения транспортною потока измеряемые в нескольких
точках сети. В большинстве случаев эти алгоритмы основаны на «мягких» методах или
на экспертных системах.

Для удовлетворительного описания характеристик транспортного потока
достаточно измерять два параметра, интенсивность и скорость или степень занятости
детекторов. Измеренные значения вступают в автоматические классификаторы,
которые оценивают интенсивность движения, например, ступень 1—5. В резульгате
этого приема находится реальная пространственно-временная модель транспортного
потока в данной области.
Существенной составной частью

Рис. 6.2 Информационный дисплей на
автомагистрали

стратегии управления являются
достаточно точные прогнозы
процесса, развивающегося
в транспортной сети. Параметром,
который также вступает в расчеты,
является и степень использования
пропускной способности дороги.
Минимальным временем прогноза при
управлении путем передачи
информации считается 30 минут. Без
таких прогнозов информации,
исходящих только из кратковременных
прогнозов, могли бы ухудшить
устойчивость сети и, кроме того,
информация могла бы оказаться
несоответствующей
действительности. Достоверность
информации, получаемой водителями,

является весьма существенной потому, что она должна положительно восприниматься

водителем, так как ее практическое использование зависит только от желания водителя.
Было доказано, что некачественная и недостоверная информация долгое время
обуславливает негативную оценку системы.

Само собой разумеется, что текст сообщений можно модифицировать вручную
дистанционно или на месте. Это означает, что высший приоритет имеет модификация

текста, выполненная на месте, т. е. непосредственно с пульта управления,
расположенного в доступном месте на конструкции, несущей дисплей. В процессе
модификации выбирается подходящий текст, хранимый в ЗУ блока управления,
используется алфавитно-цифровая клавиатура или переносный персональный
компьютер. Дистанционное ручное управление из центра управления имеет приоритет
№2. В данном случае оператор модифицирует текст, отображаемый непосредственно
на мониторе управляющего компьютера.

Ввиду того, что речь идет о важной части системы управления, необходимо создать
канал двухнаправленной связи. В направлении к дисплею передается требуемый текст,
а в обратном направлении передается подтверждение об изменении текста и общее
состояние дисплея, включая информацию об отказе питания и других неисправностях.
Поэтому блоки управления, как правило, оснащены источниками непрерывного питания,
которые позволяют в крайнем случае передать информацию об неисправности или отказе
системы в вышестоящую систему. Связь осуществляется с помощью двухпроводной
или волоконно-оптической линии Ввиду того, что дисплеи часто находятся далеко от
сети, используется радиосвязь, GSM или короткие сообщения SMS.

Исследования, проводимые в рамках европейского проекта EURO-SCOUT,
показали, что информационные системы могут сильно повлиять на качество
использования транспортной сети [76]. На рис. 6.3 схематически показана сеть,
образованная узлами КО-КЗ и улицами, соединяющими эти узлы. В стандартном
транспортном потоке транспортные средства используют главную дорогу, обозначенную
Трасса 1. Эта трасса короче и более прямая по сравнению с Трассой 2. Однако в данный
момент времени главная дорога перегружена (интенсивность движения 2000 авт/ч), так
Рис. 6.3

Примеры использования двух трасс от исходной
точки до точки назначения

как ее пропускная способность
С1 max = 1700 авт/ч, в то время,
как альтернативная трасса
с загрузкой движением 860 авт/ч
далеко не достигает своей
пропускной способности
С2тах = 1300 авт/ч. Реальная
обстановка такова, что на
главной трассе медленно
движутся колонны автомобилей
в неустойчивом режиме в то
время, как движение на
альтернативной трассе является
совершенно плавным Ввиду
того, что и прогноз
транспортной ситуации в точке
приезда А показывает, что
интенсивность в точке въезда
в течение не менее 15 минут не

изменится, приводится

в действие информационная система, которая информирует водителей о том, что на

Трассе 1 можно ожидать заторы и рекомендует им использовать Трассу 2.

Следовательно, целью процесса управления является разделить поток
транспортных средств пропорционально пропускной способности дорог В указанном
случае достаточно, чтобы всего 14 % водителей использовали альтернативный маршрут
движения, в результате чего будет обеспечена равномерная загрузка обеих дорог'.
Необходимым условием является постоянное измерение, обработка и прогнозирование
параметров транспортного потока для предотвращения обратного эффекта, т. е.
неустойчивости транспортного потока на альтернативной трассе.

Если речь идет об управлении городской сетью, то необходимо интегрировать
динамическую информационную систему с системой светофоров. В нашем случае
следовало бы после активации информационной системы, рекомендующей Трассу 2,
изменить программы транспортных контроллеров так, чтобы дать преимущество
данному направлению. Важную роль играет и узел А, где путем перераспределения
зеленых сигналов можно давать обеим трассам сигнал ДВИЖЕНИЕ РАЗРЕШЕНО.

6.4.1 Л Техническое решение информационных
дисплеев

Информационные дисплеи с несколькими строками алфавитно-цифрового текста
дают водителю с достаточным опережением информацию типа «ТОННЕЛЬ ЗАКРЫТ»,
и водитель может выбрать оптимальный маршрут движения по своему усмотрению.
Исполнение информационных табло зависит от их назначения. Одна технология, т. е.
размер шрифта, используется в условиях городского транспорта с ограниченной
максимальной скоростью 50 км/ч и другая технология - для автомагистрали,
Допускающей скорость 130 км/ч. Выбор размера шрифта определен «Техническими
условиями ТР100» [78], где для населенных пунктов и для знаков возле дорог
рекомендуется высота шрифта не менее 150 мм и для знаков над полотном дороги
- не менее 200 мм. Более подробные данные приведены в ТР65 [79], где сказано, что
«Дорожный знак в населенном пункте должен быть разборчивым при виде
с расстояния 50 м».

Для оценки субъективной разборчивости надписей были осуществлены тесты,
подробное описание которых дано в [77]. Для данных тестов использовалась технология
двоичных элементов, дополненных светодиодами. Текст был образован пятью знаками
размером 225 х 105 мм. Генератор случайных чисел генерировал различные слова:
ЛАМПА, ШКОЛА, ДОМИК и т. д. Каждое слово отображалось в течение 5 секунд,
и участники эксперимента в количестве 11 человек записывали эзи слова в формуляр.
Расстояние составляло 50, 65 и 80 м. Средний возраст участников - 43,7 года
с среднеквадратическим отклонением s = 11,9 года. В группе было 46 % лиц с очками.
Из результатов теста, табл. 6.3, вытекает, что разборчивость слов является очень высокой
во всем диапазоне расстояний и превышает 95 %. На расстоянии около 80 м несколько
снижается разборчивость слов, но разборчивость фраз сохраняется на высоком уровне.
Графически результаты теста представлены на рис. 6.4.

Таблица 6.3 Результаты тестов разборчивости слов информационного табло

Расстояние (м)	Разборчивость слов (%)	Сред некь дзратичес кое отклонение (-)
50	99,5	0,29
65	99,5	0,29
80	97,3	1,16

О Успешность чтения [%]

НН Срвднеквадратическое отклонение

Расстояние (м)

Рис. 6.4 Результаты тестов разборчивости текста информационного дисплея
В зависимости от технологии используются дисплеи трех основных видов:

•	двоичные элементы,

•	светодиоды,

•	световодная техника.

Двоичные элементы — это электромагнитные мишени, которые опрокидываются
под воздействием короткого электрического импульса и остаются ь заданном
положении и после выключения электрического питания. Светодиоды излучают свет
оазличного цвета, причем для информационных дисплеев чаще всего используются
желтые светодиоды. Недостатком надписей на базе световодной техники является
необходимость их предварительной реализации в виде матрицы, причем только после
включения соответствующей галогенной лампы накаливания посредством оптических
волокон излучается свет линз, расположенных на панели. Преимуществом является
высокая светоотдача и возможность выбора любого цвета. Существенным недостатком
является ограниченное количество надписей. Практически с помощью одной матрицы
можно создать не более 10 надписей.

Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки, которые сведены
в табл. 6.4, в которой символ ++ означает высокую оценку, символ + удовлетворительную
оценку и символ - неудовлетворительную оценку. Из таблицы вытекает, что для
транспортных систем целесообразно использовать двоичные элементы, так как их
информация не пропадает при исчезновении напряжения питания и их можно
использовать для более длинных текстов с информацией типа «ТОННЕЛЬ ЗАКРЫТ»,
так как после опрокидывания двоичный элемент не нуждается ни в какой энергии.

Таблица 6.4 Сравнение различных видов технологии информационных дисплеев

	Двоичные	Светодиоды	Световоды
Читаемость при прямом солнечном свете	++	-	+
Читаемость ночью	—	+	+
Потребление электроэнергии	++	—	—
Зависимость от исчезновения питания	++	—	—
Надежность	+	++	++
Срок службы	+	+	+

Их недостатком может быть пониженная разборчивость, так как речь идет
о пассивных элементах, которые не являются источником света.

Для автомагистралей и скоростных дорог используются, главным образом, -
светоизлучающие дисплеи как на базе светодиодов, так и на базе световодов.

6 5 ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
В ИНДИВИДУАЛЬНЫХ
ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ

В отличие от информаций, предоставляемых всему транспортному потоку
помощью информационных дисплеев, расположенных возле или над полосой
движения, в настоящем разделе описываются два различных принципа передачи
информации непосредственно отдельным транспортным средствам.

Первый подход заключается в том, что транспортное средство передает
информацию о своем местоположении вышестоящей системе, которая использует
данные транспортные средства в качестве «плавающих» автомобилей.

Второй подход основан на однонаправленной связи с транспортным средством
для передачи транспортной информации, например, с помощью радио.

Система с английским названием «Vehicle Information and Communication System»
(VICS) отличается от средств, информиру ющих и направляющих весь транспортный
поток TFIS тем, что транспортное средство должно быть оборудовано специальным
бортовым устройством, обеспечивающим связь с системой управления. Бортовым
устройством может быть, в самом простом случае, радиоприемник, а в случае более
совершенных систем - специальный блок с дисплеем.

6.5.1 Активные информационные системы

При использовании такой системы, которая пока используется главным образом
в Японии, транспортное средство активно передает информацию о своем местоположении,
в результате чего оно работает в качестве плавающего автомобиля. С технической точки
зрения речь идет, главным образом, о передаче на короткие расстояния DSRC, причем
транспортное средство оборудовано передатчиком, который дает возможность считывания
идентификационного номера транспортного средства устройством, расположенным
у дороги. Поскольку этих у стройств имеется большое количество, то следя за движением
транспортного средства в сети и определяя его скорость, можно получать подробную
фактическую информацию, описывающую транспортную сеть.

В центре управления составляется модель транспортного потока в контролируемой
сети, и водители получают обратно информацию о том, какую трассу выбрать, какие
имеются проблемы и т. д.

Архитектура системы в большинстве случаев является трехуровневой, как показано на

Рис. 6.5

Архитектура информационной
и коммуникационной системы Г7С5

рис. 6.5 На самом низком
уровне осуществляется
двухсторонняя связь
с транспортным средством,
в рамках которой
транспортное средство
принимает фактическую
транспортную информацию
и оно, в свою очередь,
передает информацию
о своем местоположении, на
основании которой можно
получить дополнительную
транспортную информации 
Информация, получаемая из
большего количества
маяков, концентрируется
и фильтруется в районном
центре, который соединен
с главным центром
управления. В Европе
ведется дискуссия относительно вопроса кодирования информации о маршруте движения
транспортного средства, так как многие водители не желают, чтобы были известны
местоположение и трасса их автомобилей. Речь идет о принципе охраны личной информации.

Система DSRC

Рис. 6.6

Радиомаяк для связив диапазоне
5,8 ГГц

Аббревиатура DSRC означает
Dedicated Short Range Communication.
Речь идет о средстве, служащем не только
для передачи информации водителям, но
используемом и для управления
транспортом. В данном случае
транспортное средство не только
принимает информацию, но также имеет
связь с маяками, расположенными
в выбранных сечениях дороги.
В результате этого вышестоящая система
управления получает дополнительную
информацию о движении каждого
транспортного средства, оборудованного
бортовым устройством. Связь
осуществляется в инфракрасном
диапазоне или в диапазоне 5,8 ГГц.
Пример маяка, расположенного у дороги,
дан на рис. 6.6.

База данных TIS содержит
статистические данные, как, например,
географические данные всей сети,
местоположения отдельных маяков,

значения насыщенных потоков отдельных
полос движения и т. п., а также динамические данные, получаемые от бортовых
устройств транспортных средств в каждом месте, где установлен маяк:

а)	Время движения = длительность движения + длительность стоянки.

б)	Время стоянки.

в)	Количество остановок.

г)	Место первой остановки.

д)	Время первой остановки.

е)	Вид транспортного средства.

ж)	Исходная точка и место назначения (анонимно).

Транспортное средство получает рекомендации о нап] (явлении дальнейшего движения.

Получение полного объема информации по пунктам а) - ж) существенно зависит от
густоты и положения маяков. Значения времени движения (а), времени стоянки (б)
и количества остановок (в) образуют базу для интеграции системы управления светофорами
и информационной системы, так как они, благодаря новым транспортным данным,
позволяют далее оптимизировать адаптивную стратегию управления системой UTC
в особенности на уровне области. При достаточном количестве передаваемых данных,
определяющих положение и время (г), (д) остановки транспортного средства, можно
изменять и параметры управления узлом, т. е. параметры управления, зависящие от
транспортного потока (Traffic Responsive). Как вытекает из модели движения транспортного
средства через систему светофоров, рис. 6.7, для каждого транспортного средства можно
определить, проехало ли оно через перекресток плавно или остановилось и на какое время.
На графике по оси у вынесено расстояние между транспортным средством и стоп-линией
и по оси х - продолжительное гь цикла. В то время, как транспортное средство № 1 проехало
без остановки, транспортные средства № 2-12 остановились и образовали колонну длиной
8и м. На основании анализа времени стоянки и количества остановившихся транспортных
средств можно дополнительно оптимизировать процесс управления узлом, например,
путем изменения длительности сигнала «Проезд разрешен» или путем изменения
длительности цикла. Естественно, эти изменения необходимо проверять на вышестоящем
уровне управления. Если перекресток оборудован достаточным количеством детекторов
для UTC, то данные, полученные от TIS, можно использовать для тестирования и наладки
процесса управления по UTC.

Рис. 6.7 Микроскопическая модель поведения транспортных средств в системе

светофоров

Также справедливо, что передача данных от детекторов транспорта - петель индукции
UTC в систему TIS помогает улучшить процесс управления, основанный на
предоставлении информации. Ввиду того, что в городах в основном создана
инфраструктура измерения транспортных данных для управления транспортными
потоками, а не инфраструктура информационных систем, направление потока данных
UTC IOTIS является особенно важным.

6.6 ПАССИВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ

Эти системы характеризуются однонаправленной связью центра управления
с транспортным средством. В данном случае в транспортные средства передается
транспортная информация, однако транспортные средства информации о своем
местонахождении не передают. В отличие от информационных систем сплошного
действия более современные системы позволяют информацию локализовать.
Радиовещание

Наиболее простым средством информирования водителей является радиоприемник,
которым оборудованы практически все транспортные средства. Приемники самого
низкого класса предоставляют юлько речевую информацию о транспортных проблемах
типа ДТП, закрытие дороги и т. п. при условии, что радиоприемник включен.
Транспортная информация на национальном уровне передается радиостанциями,
покрывающими сигналом всю территорию страны. Речь идет например, о передачах
сипа «Зеленая волна». Диктор передачи «Зеленая волна» вступает в передаваемую
программу после типичного и выразительного позывного сигнала и вкратце
информирует о чрезвычайных транспортных ситуациях, о времени ожидания на
граничных переходах и т. д.

Недостатком данной системы является то, что информация не являются
целенаправленной, и таким образом водитель получает ненужную для него
информацию, например, о граничных переходах, причем он едет в городе, где многие
улицы насыщены транспортом, и информация о состоянии транспортного потока
в данном городе ему значительно нужнее. Для этой цели используются локальные
передатчики, покрывающие только ограниченную область.

Система RDS обеспечивает более высокий уровень передачи цифровой
информации в рамках передач ЧМ. Она выводит на дисплей радиоприемника краткое
сообщение и одновременно в передачу вступает диктор и в том случае, когда водитель
слушает другую радиостанцию. В большинстве случаев речь идет о глобальном
радиовещании и с ним связанной передаче лишней информации.

Система передачи информации RDS-TMC

Радиовещание, обеспечивающее одновременно передачу цифровых сигналов RDS-
TMC (ТМС = Traffic Message Channel), решает вопрос фильтрации передаваемой
информации. На европейском уровне была стандартизована база данных для
транспортных передач [81]. Краткие сообщения имеют заранее определенные формат
и содержание, в результате чего нормализуется поток информации, поступающей
к водителю одинаково во всех европейских странах. Передача цифрового кода, которая
дает возможность выбора из заранее подготовленной базы надписей и сообщений,
в бо пьшой мере ускоряет обмен информацией, выводимой на дисплей, а также речевой
информации. Скорость передачи составляет 37 бит/с. В течение одной минуты
передается 30 закодированных сообщений. Интересным свойством является наличие
в бортовом устройстве базы данных, которая информирует водителя на его языке
несмотря на то, что он находится за границей своей страны. Информация выдается
в форме синтетического голоса компьютером, встроенным в приемник. Система
передатчиков, покрывающих, например, полосу вдоль автомагистрали, предоставляет
только информацию, касающуюся данного места.

Пример архитектуры системы RDS-TMC показан на рис. 6.8. Основой системы
являются передатчики, покрывающие сигналом всегда данное место. Необходимой
предпосылкой использования данной технологии является возможность передачи
Цифровых сигналов одновременно с обычным радиовещанием. В токальных центрах
обрабатывается не только информация, поступающая из центра управления
транспортом, но и информация транспортной полиции и информация клуба
автомобилистов или другой транспортной службы. Кроме необходимой технологии
для реализации передач необходимо обеспечить и источник достоверной информации
и ее обработку.

Системы RDS-TMC уже используются во Франции, Германии и Швеции
и испытываются в других странах. Приемники выпускаются фирмами Philips, Bosch,
Blaupunkt, Sagem и др. Для активизации транспортной информации необходимо
вставить карточку SMART, которая продается в исполнении на различных языках.
Более современные устройства дают водителю возможность дополнительного
выбора информации:

•	сообщения только из определенной области,

•	сообщения, касающиеся только выбранного направления,

•	сообщения, касающиеся только выбранной дороги.

Рис. 6.8 Архитектура системы RDS-TMC

Некоторые поставщики
автомобилей дают возможность
купли автомобиля, уже оснащенного
данной техникой. На рис. 6.9 показана
панель приборов автомобиля Volvo
типа S80. Здесь установлена единица
спутниковой	навигации,

показывающая местонахождение
автомобиля на карте. Одновременно
здесь имеется система RDS-TMC,
которая дает речевую или
оптическую	информацию

о состоянии транспортного потока.

Рис. 6.9

Автомобиль Volvo S80,
оборудованный информационной
системой RDS-TMC
Транспортное средство естественно можно оборудовать системой RDS-TMC,
а благодаря высокой степени интеграции, удается обеспечить габаритные размеры
устройств, соответствующие размерам обычных радиоприемников. На рис.6.10
показана передняя панель одного из последних приемников фирмы Blaupunkt.

Рис. 6.10 Панель раоиоприемника для RDS-TMC

( лстема DAB

В ближайшем будущем для распространения транспортных сообщений будет
в качестве вариантного решения использоваться и цифровая передача DAB (Digital
Audio Broadcasting). Этот способ передачи предпочитают в европейских странах, так
как качество радиопередачи значительно выше по сравнению с аналоговой передачей.
Приемники работают в диапазоне частот ЧМ (от 174 до 240 МГц) и в L-диапазоне (от
1452 до 1492 МГц). Этот способ передачи является наиболее распространенным
в Великобритании, где общество ВВС Digital Radio, владельцем которого является
British Broadcasting Corporation (ВВС), покрывает более 60 % территории. Для
транспортных передач можно использовать существующие базы данных
и инфраструктуру передач ТМС. Благодаря цифровой передаче, можно будет
передавать бутьшие объемы информации с улучшенной структурой, в результате чего
резко улучшится связь «человек-устройство» MMI (Man-Machine Interface). Скорость
передачи составляет 8000 бит/с. Благодаря цифровой передаче, можно использовать
соединение приемника с внешним дисплеем с помощью оптического кабеля, причем
скорость передачи составляет 1,5 Мбит/с. Для собственного управления

Рис. 6.11

мультимедийной установки,
которая возникнет в результате
присоединения усилителя
мощности, проигрывателя CD,
дисплея и радиовещательного
приемника DAB, чаще всего
используется шина 12С, которая
используется для управления
видео - и аудиоаппаратурой.
Пример мультимедийной
установки фирмы Bosch
показан на рис. 6.11.

Мультимедийная установка в автомобиле, образованная приемником
DAB,усилителем и дисплеем
Пока не определен формат кодирования аудиосигналов. Предполагается
использование формата TPEG (Transport Protocol Experts Group). В отличие от системы
RDS-TMC, которая нуждается в новой базе данных, в транспортных средствах, при
расширении системы или при обеспечении передачи информации из мест, которые не
были в базе данных, с помощью DAB можно передавать информацию, касающуюся
любой местности практически мгновенно, так как координаты новой местности
находятся только в центральной базе данных. Практически это означает, что в случае
проблем на перекрестке в базу данных вводятся его картографические координаты
и первые пять букв названий улиц, образующих перекресток, после чего водитель уже
получает стандартную информацию. Несмотря на то, что в настоящее время уже
существуют поставщики приемников DAB, массовое распространение, включая
использование в транспорте, можно по реальной оценке предполагать в период
2002-2005 гг. [82].

Система GSM-SMS

Система GSM стала стандартом речевой связи во всем мире. Благодаря
возможности передавать краткие сообщения SMS, система GSM стала привлекательной
платформой для телематических систем, например, в случае автоматической передачи
сигнала бедствия SOS и в случае передачи информации в транспортные средства,
а также в случае выбора трассы до или во время передвижения.

Для выбора трассы в транспортном средстве используются цифровые карты,
в настоящее время главным образом в форме CD-ROM. Естественно, эти карты
страдают в принципе тем, что они не moi ут реагировать на неожиданные изменения
состояний транспортного потока, как например, заторы, ДТП и закрытие дорог.
Поэтому при выборе трассы используется и динамическая информация GSM.
В большинстве случаев речь идет о речевой связи с центром управления транспортом
или об автоматической передаче краткого сообщения SMS о транспортной ситуации,
выводимого на дисплей аппарата. Современные методы передачи и эффективное
кодирование картографической информации позволяют использовать GSM и для
передачи сегмента карты в окрестности транспортного средства и его вывода на
дисплей в автомобиле. Таким образом, транспортные средства получают самую
последнюю динамическую информацию.

Следующей возможностью передачи водителю фактической транспортной
информации является вывод этой информации непосредственно на дисплей
мобильного телефона [84]. Система впервые использовалась в окрестности Берлина
и всем владельцам телефонов, оснащенных технологией WAP, позволяет видеть
нагрузку дорог в окрестности Берлина, соответствующую фактическому состоянию
транспортного потока. Первым оператором, предоставляющим такие возможности
была фирма Mannesmann Autocom. Заторы и транспортные проблемы отображены
в виде штриховых линий и с помощью других графических символов. На рис. 6.12
показан дисплей мобильного телефона с указанием сети дорог.

Система транспортной информации на дисплее мобильного телефона будет
расширяться для всех городов и автомагистралей в Германии. На следующем этапе
предполагается возможность предложения водителю трассы, обеспечивающей самое
быстрое достижение места назначения.
Рис. 6.12

Дисплей мобильного телефона NOKIA 7110
с фактической транспортной ситуацией

Центр транспортной информации
обрабатывает данные, поступающие
от различных источников:
информация от полиции на дорогах, от
центров управления и ухода, от
авианаблюдения. Этот центр может
быть также соединен с центром
управления транспортом и может
обрабатывать данные детекторов
транспорта. Весьма важным
источником информации являются
сами водители, которые сообщают
в центр о проблемах в данном месте.
Они работают как «плавающий»
автомобиль. При создании
информационной системы такой
концепции необходимо учитывать
и экономические аспекты. Если

принята концепция, заключающаяся
в том, что водитель не платит за передачу сообщений о состоянии транспортного
потока, то центр получает большой объем полезной информации. Ввиду того, что
сообщения имеют различную форму и различную меру информации, необходимо базу
данных интегрировать в рамках одной платформы.

Если водитель во время движения, набрав номер центра управления, задает вопрос
с помощью мобильного телефона и сообщит свое местоположение и место назначения,
то он получает фактическую информацию в виде краткого сообщение SMS
о происшествиях, колоннах и о дорожных работах.

Один из первых проектов данной системы был реализован в Испании, где уже до
этого времени жители получали информацию о текущей ситуации транспорта
посредством RDS-TMC и Интернета [83]. В центральную базу данных дирекции
Direcciyn General de Тгбйсо (DGT) непрерывно поступают данные от 8000 работников
транспортной полиции, 17 вертолетов и от 5 центров управления транспортом,
оборудованных камерами CCTV и системой мониторинга. Информация обновляется
через каждые 5 минут и направляется в главный сервер оператора связи Telefynica
РТТ. Услуги предоставляются бесплатно. Водитель набирает номер 505 и передает
сообщение SMS. В течение нескольких секунд получает ответ. Структура сообщений
такова, что можно получить информацию о состоянии транспорта в одной из 50
провинций или, после указания номера дороги, например А7, - информацию,
касающуюся непосредственно данной дороги.

Испанская дирекция DGT отвечает за управление гранспортом и предоставление
информационных услуг для сети дорог в незастроенных зонах городов. Ее стратегия
охватывает следующие области:

Обеспечение водителей фактической информацией о состоянии транспортного
потока. Эта информация является существенной составной частью транспортного
менеджмента.

Непосредственная передача информации выбранными операторами.

Информация передается бесплатно, так как в этом случае ею пользуется
существенно больше водителей.
Обеспечение правдивой и регулярно возобновляемой информацией независимо
от используемого средства связи.

Использование комбинированных средств телематики для обеспечения
доступности информации как можно большему количеству граждан.

6.7

ИНФОРМАЦИЯ ВОДИТЕЛЕЙ ПЕРЕД
ПОЕЗДКОЙ

Информационные киоски

Рис. 6.13

Информационный киоск
с контактным дисплеем

Ряд исследований и проектов показал, чго на мобильность населения можно
положительно влиять предоставлением своевременной информации для выбора
маршрута поездки. Речь идет об информации, получаемой от серверов, доступных
общественности с помощью Интернета, а также в информационных киосках,
располагаемых в общественных местах, как например, вокзалы, торговые центры и т. п.
На рис. 6.13 показан пример такого киоска, содержащего компьютеры, подключенные
к информационной сети, контактный дисплей и принтер, печатающий требуемые данные.

При определении маршрута пользователь указывает исходную точку и точку
назначения, которые могут находиться и за пределами города, а также дату и время
поездки. Принтер печатает оптимальный маршрут, причем учтены все возможности
городского пассажирского общественного
транспорта: метро, автобусы, трамваи,
железная дорога и т. д. В большинстве
случаев дается самая быстрая и самая
короткая трассы в случае использования
автомобиля. По требованию на печать
выводится и карта трассы.

Для такого способа информирования
общественности крайне необходимо, чтобы
все расписания движения общественного
пассажирского транспорта были
действующими. Далее необходимо, чтобы
система была удобной для пользователя
и чтобы ее могли использовать и лица, не
ознакомленные с компьютерной техникой.
В настоящее время само собой
разумеющейся является возможность
выбора одного из мировых языков:
английского, немецкого и французского для
коммуникации с системой. Полезным
оказалось расположение информационных
киосков в местах перекрещивания
нескольких линий или в местах конечных

остановок, где пользователь имеет
возможность без проблем отправиться
пешком к ближайшей остановке.
В рамках европейского проекта ROMANSE такие информационные киоски были
установлены в английских городах Саутгемптон и Уинчестер. Последующие
исследования показали, что:

•	80 % жителей подтвердили простоту обслуживания,

•	большинство пользователей положительно оценило качество и точность
информации,

•	50 % опрошенных изменили трассу на основании полученной информации,

•	25 % опрошенных заинтересованы в более подробной картографической

информации и в фактической информации о состоянии транспортного потока.

На основании результатов исследований объем информации был расширен
информацией о туристических возможностях, возможностях покупок, и было
расширено географическое покрытие. В настоящее время информационными киосками
пользуются ежедневно около 1000 человек.

ИНТЕРНЕТ

Многие города, а также различные организации распространяют транспортную
информацию посредством Интернета. Это - очень полезная служба, которая может
способствовать более равномерному распределению транспортных средств
в транспортной сети или, в случае наличия серьезных транспортных проблем, может
даже убедить часть потенциальных водителей в целесообразности использования
средств городского пассажирского общественного транспорта.

Транспортная ситуация обычно изображена на транспортной схеме разными
цветами. Часто после указания соответствующей дороги можно видеть и реальную
картину транспорта в-виде актуальной цифровой фотографии или даже в форме прямой
передачи ССТ V. Для транспортных целей используется специальное название ТМС
Internet Его показатели могут быть следующими:

•	основан на протоколе ALERT С ТМС,

•	определение местоположения по ALERT С,

•	платформа Интернета,

•	программное обеспечение можно переписать в собственный компьютер,

•	актуализация (update) из защищенного компьютера.

Последний пункт имеет большое значение, так как необходимо надежно отделить
сервер Интернета от транспортного центра или информационного сервера. На экране
отображается информация о транспортной ситуации, которая может иметь
следующую форму:

| I (FujiШли ill lft-НЧИ. i  jm ri M(jii U]

k9 Efllnourtn - Du nt:la ng

3oimon:cnM<in?;t(Jin3 =fiao? junction

inoadmrork’s. Delays exp? tied

I	IHfradWatc-h:! 6515, rcrmal. re^cr>al|

| kr 1 ,ond эп - 2a mb rid ye

J btlw=t? i Stensted AiiBuda'd btevfiritirl-.e.TwiuTstl uf

I roadworks

_
6.8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Информационные системы имеют большое значение для управления транспортом,
так как они не нуждаются в слишком дорогом технологическом оборудовании и при
этом их эффект является ощутимым.
НАВИГАЦИОННЫЕ

СИСТЕМЫ

7.1	Введение........  264

7.2	Исторический обзор систем
определения местоположения
транспортных средств..273

7.3	Способы определения
местоположения
транспортного средства...275

7.4	Навигационные системы
в транспортных средствах.313

7.5	Навигационная система,

воздействующая на
транспортный поток........316

7.6	Заключение.................318
7.1

ВВЕДЕНИЕ

Навигационные системы, установленные на борту транспортного средства, имеют
следующие функции:

•	определение местоположения транспортного средства,

•	расчет оптимального или возможного маршрута,

•	передача рекомендации водителю в зависимости от фактического местоположения

транспортного средства.

Наиболее часто используемым устройством определения местоположения является
приемник GPS (Global Positioning System), который принимает и обрабатывает сигналы
нескольких спутников. Американским министерством обороны (US Department of
Defence -USDOD) были запущены в общей сложности 24 спутника. На борту каждого
спутника имеются трое атомных часов. Спутник передает закодированный сигнал
с данными, на основании которых приемник GPS может определить свое
местоположение (см. раздел 7.3.5) при условии, что в его поле зрения находится нужное
количество спутников. Сигнал GPS является очень слабым и поэтому приемник должен
с помощью корреляционного метода выделить полезный сигнал из шума.
Естественным недостатком системы является невозможность приема сигнала
в тоннелях, в зданиях и в других местах с экранирующим действием.

USDOD запустило на орбиты 24 спутника до конца 1993 г., и в 1995 г. все спутники
были пущены в эксплуатацию. Первый спутник был запущен уже в 1984 г. Радиус
траектории спутников составляет 20 200 км и период вращения 12 часов. Практически
в любой точке земного шара можно в любой момент времени наблюдать 5 спутников.
Аналогично в России создана система ГЛОНАСС.’

Точность определения местоположения зависит, кроме прочего, от точности
времени, обеспечиваемого бортовыми часами. Шкалы времени всех спутников
сравниваются со временем системы GPS. Каждый спутник передает сигнал, составной
частью которого является и сигнал времени. Основой для расчета местоположения
являются значения разности местного времени и времени отдельных спутников, по
которым с учетом скорости света определяется расстояние между приемником
и отдельными спутниками.

Точность определения местоположения для военных целей по опубликованным
данным составляет 16 м. Во время искусственного ухудшения точности сигнала,
используемого гражданским сектором, что имело место до весны 2000 г, точность
определения координат была искусственно понижена и составляла приблизительно
100 м. На точности определения координат сказываются также атмосферные условия.
В идеальных условиях точность определения местоположения составляет 15 м. Для
дальнейшего повышения точности используется дифференциальная GPS (DGPS)
и датчики транспортного средства, определяющие пройденный путь (тахометр), а также
гироскопы. Если создана инфраструктура GPS, то погрешность определения
местоположения транспортного средства меньше одного метра и составляет, как
правило, 50 см.
В условиях плохого приема сигнала в городах, тоннелях и т. п. точность
определения местоположения существенно повышается при использовании гироскопа
и тахометра в сочетании с точной цифровой картой. Гироскоп регистрирует все
отклонения движения от прямой линии и тахометр измеряет пройденное расстояние.
Навигационный компьютер при выходе транспортного средства из зоны плохого
приема и последующего определения его местоположения с помощью GPS сравнивает
положение, определенное с помощью GPS, с реальной сетью дорог на цифровой карте.
Расчет уточненного положения занимает, как правило, 3 с.

Не все навигационные системы требуют наличия приемника GPS в транспортном
средстве. В развитых городских системах используются различные типы маяков,
расположенных вдоль дорог, которые могут определить местоположение транспортного
средства относительно соответствующего датчика. Эта информация передается в центр
управления, который передает данные о положении соответствующего транспортного
средства и который может одновременно передавать закодированные картографические
данные. Датчики в транспортном средстве определяют положение последнего
относительно маяков у дорог. Главным преимуществом такой системы является ее
цена:

•	системами не предъявляются требования к установке CD-ROM в транспортном
средстве,

•	картографическая документация актуализируется в центре управления,

•	транспортное средство не нужно оснащать приемником GPS.

Возможность использования такой системы зависит от наличия в данной области
нужной инфраструктуры, создание которой не должно быть проблемой в наиболее
нагруженных транспортом районах.

В последнее время и цифровые карты достигли высокого уровня. Для нужд
навигационных систем они содержат важную транспортную информацию:

•	расположение полос движения на главных дорогах и на перекрестках,

•	направленность дорог, ограничения максимального веса и максимальной скорости

транспортных средств,

•	информация о парковке,

•	информация о гостиницах, ресторанах и бензозаправочных станциях,

•	информация о достопримечательностях и культурных мероприятиях.

Одной из главных проблем является получение информации в стандартной форме
так, чтобы все данные были независимыми от транспортной навигационной системы.
Одновременно издатели карт постоянно обязаны актуализировать картографические
данные.

Навигационные системы в транспортных средствах можно было приобрести уже
в 1983 г., но они стали более существенно расширяться только после появления системы
GPS. С другой стороны, применение GPS в системах навигации является потенциально
наиболее широким приложением GPS. В 1991 г. двадцать из сорока систем определения
местоположения было основано на использовании GPS, причем не только на наземных
Дорогах, но и на воде и в воздухе. В 1993 г. уже речь шла о 70 системах из 130. В 1995

7 Наши хциоцньп сисъ .иы	265
Рис. 7.1

Дисплей с картой, встроенный
в панель автомобиля BMW

г. уже 200 систем определения местоположения
использовали GPS, причем общее количество
систем на рынке составляет приблизительно
300. В более сложных системах приемник GPS
дополнен тахометром и гироскопом, как уже
было сказано выше.

Основной целью навигационных систем
является предоставление водителю информации
о его текущем местоположении и направление
его оптимальным образом в место назначения.
Для этого служит речевая информация или карта
на дисплее, где изображается местоположение
транспортного средства, а также отмечена трасса.
Пример отображения на дисплее дан на рис. 7.1.

7.1.1	Опыт Японии

Япония является первой страной, которая использовала навигационные системы
в транспортных средствах для коммерческих целей. Первые системы RACS и AMTICS
были основаны на использовании радиомаяков и определяли приблизительное
местоположение транспортного средства. Действительное расширение навигационных
систем наступило в рамках проекта VICS, который использовал GPS. В настоящее
время Япония занимает первое место по количеству установленных единиц навигации.
Предполагается, что каждый восьмой — десятый автомобиль оснащен единицей
навигации и действительный объем проданных устройств в 1996 году достиг
620 000 штук.

Ведущая позиция Японии является следствием того, что в 1996 году в этой стране
выпускалось 36 навигационных систем из 72, имеющихся в распоряжении в мировом
масштабе. Более 70 % поставляемых единиц использует систему GPS. В период 1994-
1996 гг. было в распоряжении пятнадцать систем: Caalsonic (NUK-C500), JVC (KX-N1),
Kenwood (GPR-03, GPR-32), Masupro Denkoh (GP3), Panasonic (KX-GA3TV), Pioneer
(AVIC-G7, G8, X77), Sanyo (NU-2), Sharp (GE GP-1), Toshiba (NAV100, NP-A80) и Toyota
(Maruuchi AV). Из этого перечня ясно, что все крупные производители реагировали
на потенциальные возможности рынка. В последующие годы количество
производителей увеличилось за счет участия фирм автомобильной промышленности
и мелких поставщиков.

Качество изображения постоянно растет. Nissan (в рамках консорциума Hitachi)
вышел на рынок с устройством Birdview, которое отображает местность как бы
с «птичьего полета». Здесь отображены холмы, здания и леса в трехразмерном виде
и потребитель получает и дополнительные данные о дороге - продольный уклон
дороги, «вид за поворотом» и т. п. Пример изображения на дисплее дан на рис. 7.2.

Факт, что Япония так сильно опережает остальные страны, объясняется тем, что
все японские производители электроники еще до появления GPS правильно
ориентировались и работали в данном направлении. После запуска спутников в 1993
г. уже тридцать передовых производителей могли поставлять навигационные системы,
основанные на GPS и даже снабженные простыми цифровыми картами. После первых
испытаний, которым однако подвергаются десятитысячные серии навигационных
Рис. 7.2

Дисплей
с пространственной
картой

устройств, см. табл. 7.1, начиная с 1995 г. поставляются только высокосовершенные
системы, основанные на GPS, цифровых картах и тахографах, а также гироскопах,
устанавливаемых на заводе-изготовителе.

Таблица 7.1 Сбыт навигационных систем в Японии

	1993	1994	1995	1996
Итого продажа (тыс. ц ггук)	50	125	250	620
Продажа в виде дополнения	50	55	60	70
Установка на заводе-изготовителе	0	70	190	550
Стоимость (млн. долл. США)	75	150	240	700

Из табл. 7.1 вытекает однозначная тенденция поставки навигационных устройств,
встроенных в транспортные средства непосредственно на заводе-изгоювителе. На
первом этапе оборудовались автомобили класса люкс, такие как Мерседес S, BMW
серии 5 и 7, Toyota Windom, Nisan Cima и Honda Legend. Также очень важно, что
навигационные системы начинают нормально устанавливаться и в автомобилях
среднего класса, как например, Mitsubishi Galant, начиная с 1996 года выпуска. Об
интересе японских водителей к навигационным системам свидетельствуют и данные
в табл. 7.2, в которой указана доля заказов на установку навигационных систем.

Таблица 7.2 Процентная доля установленных навигационных единиц в автомобилях
в 1996 году

Сегмент	Автомобиль - модель	Доля установки (%)
Люкс	Honda Legend Nissan Cima	60  66
Спортивный/ Гру 30- пассажирский	Honda Odyssey Toyota Windom	15  15
Седан	Honda Civic Toyota Mark II	15  30

В 1996 году стоимость единицы составляла около 1400 долл. США, что
представляет собой приблизительно 60 % от ее стоимости в 1993 году. Цены
навигационных систем постоянно снижаются и в конце 1997 года они были ниже границы
1000 долл. США. Небольшой и только временный подъем цен может быть вызван
стремлением использовать дисплей в транспортном средстве и для других целей.
Некоторые производители предлагают возможность смотреть телевизионные передачи
на том же дисплее, если транспортное средство находится в состоянии покоя (по
соображениям безопасности). Ниже приводится перечень предлагаемых возможностей:
Casio: Поставляет навигационную систему с размером экрана по диагонали 7,4 дюйма.

Такой размер позволяет отображать не только главную карту и два окна
меньших размеров для отображения альтернативных трасс и вывода данных.
Система Super Wide Navi NS-1000 появилась на рынке в 19^7 г. и фирма Casio
имела продажу в объеме 3000 штук в месяц. Устройство стоимостью 230 000
йен обеспечивает высокую точность, благодаря использованию
дифференциальной GPS.

Pioneer: Фирма Pioneer, являющаяся одной из двух ведущих фирм в области
навигационных систем в Японии, внедрила технологию Digital Video Disk
(DVD). Она дает возможность в семь раз увеличить объем информации,
записываемой на диск CD-ROM. Способность упрятать на одном носителе
4,7 ГБайт означает возможность размещения на диске цифровой карты главных
дорог в пределах всей Японии, 100 крупных городов, телефонный справочник
с 38 миллионами номеров, серию фотографий сложных перекрестков, а также
речевые инструкции. Основная модель стоит около 200 000 йен.

Fujitsu: Фирма разработала и продает электронику для транспортных средств под
названием Eclipse. В 1997 г. она вышла на рынок с навигационной системой,
предназначенной для дополнительной установки в транспортных средствах.
Она представляет собой комбинацию навигационной системы и аудио-
визуальной системы Eclipse. Блок содержит CD-ROM, приемник GPS
и гироскоп для повышения точности определения местоположения
транспортного средства. Начальная цена самой совершенной единицы
(E7707AVN), позволяющей и прием телевидения, составляла 298 000 йен.
Фирма Fujitsu также выпускает более простую единицу, совместимую с VICS,
, цена которой всего 78 000 йен.

Sanyo: Фирма вышла на рынок в 1997 г. с единицей с дифференциальной GPS,
предназначенной для дополнительного монтажа в транспортном средстве.
Единица Mobile Navi Gorilla NV-P5 оборудована 5-дюймовым дисплеем на
базе жидких кристаллов. Если она не используется для навигации, то она
служит в качестве аудио-визуальной системы. Предполагается продажа 5000
штук в месяц, их цена - 185 000 йен.

Sharp Фирма Sharp сосредоточила свое усилие на разработку системы, отличающейся очень
простым монтажом, выполняемым самим- потребителем. Единица 7E-GP5W,
появившаяся на рынке в 1997 году, использует GPS, гироскоп и экран с размером по
диагонали 7 дюймов, который может быть разделен на сегменты. База данных
обеспечивает поиск мест назначения и с помощью индексов почты или номеров
телефона. Фирма Sharp продавала 2000 единиц в месяц, цена единицы - 278 000 йен.

Toyota: Вышла на рынок со своей навигационной системой Take Navi в начале 1997 г. Опять
речь идет об универсальном устройстве с возможностью проигрывания дисков CD
аудио и видео, которое может служить и в качестве телевизионного приемника.
Поскольку Япония является ведущей страной в области навигационных систем,
в большинстве стран региона используют японскую технику. Исключением является
навигационная система Philips Carin, которая в апреле 1997 г. стала монтироваться
в автомобилях BMW в Австралии.

7.1.2	Опыт США

Развитие навигационных систем в США происходило более медленно по
сравнению с Японией или Европой Это частично объясняется тем, что в качестве
средств предупреждения заторов разрабатывались высшие формы систем управления,
а также тем, что значительные средства вкладывались в строительство новых дорог.
Отставание в данной области было вызвано и различием интересов отдельных штатов,
отсутствие единой государственной политики, отсутствием стандартов и совершенно
противоположными интересами частных фирм, занимающихся производством
цифровых карт. Пониженный спрос на навигационные системы вытекает также из
конфигурации искусственно создаваемой сети дорог, представляющей собой часто
решетку с однозначным обозначением восток—запад и север-юг, в отличие от Европы,
где дороги в большинстве случаев являются результатом исторического развития. Не
в последнюю очередь, отставание в области развития навигационных систем вызвано
и малым интересом фирм, не ожидающих получить большие доходы в данной отрасли.

Первое приложение было реализовано в 1997 г., благодаря созданию одной из наиболее
популярных цифровых карт «Street Atlas USA» в навигационной системе Tripmate.
Последняя была основана на использовании персонального компьютера, к которому вместо
мыши подключался приемник GPS. Следовательно, с коммерческой точки зрения речь
шла об устройстве, образованном стандартным персональным компьютером с CD-ROM
и приемником GPS. Приемник GPS продавался по 150 долл. США, цена CD-ROM с картой
и обширной дополнительной информацией составляла 45 долл. США. Компьютером
в настоящее время пользуется подавляющее большинство населения.

В 1996 г. объем торговли системами GPS достиг уровня 600 млн. долл. США. Это
были, в большинстве случаев, автономные системы, которые не были соединены
с картами, в результате чего их невозможно считать навигационными системами, так
как они позволяли определить только местоположение транспортного средства.
Основная разница между США и Японией заключается в том, что в США основной
упор делается на безопасность участников дорожного движения и на защиту
транспортных средств от угона. Поэтому большинство приемников GPS используется
именно в этих областях. Система May-Day сообщает автоматически о местоположении
транспортного средства после ДТП. В случае угона транспортного средства встроенный
скрытый приемник GPS с передатчиком информируют очень быстро и точно
о местоположении транспортного средства.

Несмотря на успешные приложения навигационных систем, их существенное
развитие началось только в 1995 г., когда изготовитель предлагал единицу Guidestar
для автомобиля Olsonmobile, встроенную в него уже на заводе-изготовителе.
В следующем году Caddiac предлагал единицу General Motors, названную Onstar.
Повышенный спрос отмечается в 1997 году, когда были поставлены навигационные
единицы для автомобилей BMW и Toyota. Несмотря на то, что уровень цифровых
карт сильно отстает от уровня европейских или японских карт, в 1996 году
существовало 16 навигационных систем, предназначенных для американского рынка.
Навигационные системы в большинстве случаев поставляются под наименованием

buN	7 НАВИ1 MUlOHHbIF СИСТЕМЫ
изготовителя автомобилей, хотя их выпускают специализированные фирмы. Например.
Guidestar выпускается фирмой Zexel и в качестве единицы Navmate предлагается и для
дополнительной установки в автомобиле. В табл. 7.3 показан рост количества
проданных навигационных систем.

Таблица 7.3 Сбыт навигационных систем в США

	1994	1995	1996
Навиг. системы (тыс. шт.)	5	20	70
Стоимость (млн. долл. США)	15	55	175

Главным потребителем навигационных систем являются общества,
предоставляющие транспортные средства на прокат. Фирма AVIS уже в 1992 г.
проверяла возможности системы с помощью 25 транспортных средств в Сан-Жозе,
Калифорния. На основании результатов этих испытаний 1100 транспортных средств
было оборудовано навигационными единицами. Общество Hertz в 1995 году
оборудовало 600 транспортных средств единицами Rockwell1 и в следующем году - уже
8000 транспортных средств. В 1997 году уже большинство изготовителей автомобилей
предлагало навигационную систему для автомобилей высшей категории, рассчитывая
на ответное влияние рынка и на то, что рынок вызовет давление на производство
навигационных единиц, устанавливаемых дополнительно в автомобилях более низкого
класса. Однако прогресс наступает значительно медленнее, чем предполагалось,
главным образом из-за недостаточной картографической поддержки.

BMW: Первые навигационные единицы для автомобилей категории 5 и 7 предлагались
в октябре 1996 г. Они были разработаны в сотрудничестве с фирмой Philips Саг
Systems, и кроме GPS они осуществляли расчет местоположения транспортных
средств в областях ухудшенного приема. Проигрыватель CD-ROM расположен
в багажнике автомобиля. Кроме того, составной частью устройства является
телефон, обеспечивающий связь с сервисом BMW, спасательной службой
и органами безопасности. Начальная цена системы - 2800 долл. США.

Nissan: Вышел на рынок с системой Birdview (трехразмерное отображение) в 1998 г.
в качестве дополнения для модели Infiniti. Система использует GPS.

Rockwell: Развернул свою деятельность, главным образом направленную на общества
проката автомобилей. Для общества Hertz фирма Pathmaster поставляла
единицы, предназначенные для дополнительного монтажа в автомобиле.
Pathmaster использует GPS и датчики в автомобиле для определения скорости
и направления. Начальная цена составляла 1995 долл. США.

Toyota: Начиная с конца 1996 г., фирма Toyota продавала единицы дополнительного
монтажа для моделей Camry, Avalon и 4Runner. Единица с большим дисплеем
была разработана в сотрудничестве с фирмой Denso.

7.1.3	Опыт Европейских стран

Первым изготовителем, который уже в 1996 г. оснащал автомобили навигационной
системой, была фирма BMW. По данным BMW до конца 1996 г. было продано 25 000

1 Единица с на манием Pathmaster выпускается по лицензии фирмой Zexel.
единиц. Европа, в отличие от США, была больше заинтересована в навигационных
системах, чем в системах May-Day или системах противоугонной охраны транспортных
средств. В конце 1996 г. в Европе было уже 15 поставщиков встроенных систем, 5 из
которых использовало GPS.

Наиболее развитым является рынок в Германии и далее в Великобритании, где
ведущая фирма Vauxhall предлагает не только навигационные, но и информационные
системы. По информации фирмы Philips Car Systems, занимающей первое место на
рынке, в начале 1997 г. уже использовалось 90 000 единиц, использующих GPS. По
данным поставщика карт - фирмы Tele Atlas - в 1998 году было в эксплуатации уже
300 000 единиц, причем предполагалось использование I миллиона единиц в 2000 г.
Анализ развития европейского рынка показывает, что он сильно зависит от наиболее
крупного рынка Германии. Благодаря введению новых систем на рынок, начиная с 1997
года, цены постоянно снижаются. Фирма Mercedes Benz снизила цену системы
Blaupunkt Autopilot до 4025 марок и фирма BMW снизила цену системы Philips Carin
до 5000 марок. По источникам BMW в настоящее время восемь из десяти владельцев
автомобилей класса люкс 7 имеют навигационную систему.

Таблица 7.4 Сбыт навигационных систем в Европе

	1994	1995	1996 ,
Навиг. системы (тыс. шт.)	5	25	60
Стоимость (млн. долл. США)	12,4	61,9	148,5

И другие поставщики автомобилей предлагают навигационные системы, начиная
с 1997 года. Единица TravelPilot, выпускаемая фирмой Blaupunkt, стоит 3500 марок
и предназначается для автомобилей Audi 8 и VW Passat в то время, как система Philips
Carin поставляется для автомобилей Opel Omega, Opel Vectra и Ford Mondeo. В конце
1996 г. фирма Volvo стала предлагать новую единицу RTI (Road and Traffic Information)
для автомобилей серии 70. Она использует GPS, цифровую карту и кроме того
RDS-TMC для предоставления актуальной информации о транспортных
и метеорологических условиях. Кроме того, в Европе существует ряд поставщиков
единиц, которые можно устанавливать в автомобилях дополнительно.

Alpine. Единица NVE-NO55 VP, устанавливаемая в приборной панели, имеет габариты
радиоприемника, причем она содержит CD-ROM с картографическими
данными и цветной дисплей 5, 6 дюйма с коммуникацией на четырех языках.
Фирма является одним из ведущих японских поставщиков.

Blaupunkt. Системы TravelPilot были впервые использованы в Германии, Швейцарии,
Австрии и Северной Италии, что было связано с доступностью карт. В 1^96
году система испытывалась на автомагистрали М2 5, образующей кольцо вокруг
Лондона, но уже в конце 1997 г. она покрывала большинство городов и главные
дороги в Англии. Кроме GPS единица использует и датчики на колесах. После
указания точки назначения водитель направляется к цели с помощью речевых
инструкций и с помощью карты, выводимой на дисплей.

Global Telematics'. Фирма представляет собой совместное предприятие фирм Telecom
и Racal Survey и в конце 1997 г. вышла на рынок с системой Orchid. Эта система
является комбинацией GSM и DGPS, в результате чего, благодаря GSM, она
способна работать в реальном времени. Кроме речевой информации можно
потребовать связь с охранными и транспортными службами. Фактическая
информация получается круглосуточно от информационной системы
дорожного объединения. Фирма Global Telematics в 1998 г. экспортировала свою
систему в Южную Африку и использует ее при перевозках грузов.

Ford'. Единица предлагается в Европе для установки в транспортных средствах, начиная
с первой половины 1997 года. Система, предназначенная для автомобилей Mondeo,
объединяет в себе функции навигации, радио и мобильного телефона. Она не имеет
дисплея, в результате чего навигационные данные передаются в речевой форме.

Positioning International'. В1996 г. вышел на рынок с навигационной системой Findit основой
которой является популярный организатор Psion (серия 3). Последний соединен
с приемником GPS, и на его дисплей выводится информация о направлении
движения, а также информация о бензозаправочных станциях, банках и т. п.

Toyota'. В конце 1996 г. предложила на европейском рынке (Бельгия. Франция, Германия
и Объединенное Королевство) единицу для дополнительного монтажа
в транспортном средстве по очень приемлемой цене 750 фунтов.

Volvo: Фирма Volvo начала разрабатывать и исследовать свои навигационные системы
сразу же после первого запуска спутников GPS. Система Road and Traffic
Information (RTI) стала первой навигационной системой, комбинирующей
транспортную информацию с определением трассы и направлением
транспортного средства в место назначения. Система Volvo дает речевую
информацию на семи языках и использует CD-ROM.

7.1.4 Перспективы применения навигационных
систем

Большое расширение навигационных систем непосредственно связано
с доступностью цифровых карт и с их ценой. Коммерческие успехи крупнейших
поставщиков карт, как например Navigation Technolologies или Teleatlas, и поддержка
этого проекта правительством дает возможность предполагать, что цифровые карты
большинства крупных городов и главных дорог как в США, так и в Европе, будут
реализованы до конца 2002 г.

Цены навигационных систем также постоянно снижаются. Несмотря на это, по
результатам маркетингового анализа для существенного расширения систем необходимо
будет снизить цены до 75 % от их уровня в конце 1997 г. при одновременном повышении
комфорта и полезных свойств ециниц. Такое снижение цен должно привести к массовому
использованию систем и, следовательно, увеличению объема их продажи. Однако, до
настоящего времени поставщики не снижают цены, так как они не уверены в том, что
это действительно приведет к существенному повышению объема продажи.

Американский рынок развивается, однако он продолжает отставать на несколько
лет от Японии, Германии или Объединенного Королевства по количеству навигационных
систем, приходящихся на данное количество автомобилей. Рынок расширяется более
динамично благодаря проникновению более дешевых японских систем.

По мнению ассоциации японской электротехнической промышленности оборот
в области навигационных систем в 2005 г. составит 700 биллионов йен и практически
каждый третий автомобиль будет оборудован стандартно навигационной системой.
И другие страны Азии используют систему GPS, например Китай уже с 1992 г., главным
образом в области морского транспорта и грузовых автомобилей.
Таблица 7.5. Развитие американского рынка навигационных систем

	1997	1998	1999	2000
Навиг. системы (тыс. шт.)	135	225	260	315
Стоимость (млн. долл. США)	265	320	385	464

Таблица 7.6 Развитие европейского рынка навигационных систем

	1997	1998	1999	2000
Навиг. системы (тыс. шт.)	140	175	210	275
Стоимость (млн. долл. США)	340	408	490	591

Существуют и различные другие коммерческие и технические стратегии. Фирма
Siemens вступила на американский рынок с системой QuickScout, цена которой ниже

Таблица 7.7 Развитие японского рынка навигационных систем

	1997	1998	1999	2000
Навиг. системы (тыс. шт.)	825	1020	1420	1760
Стоимость (млн. долл. США)	1470	1715	1985	2290

1000 долл. США. Единица не использует ни GPS, ни цифровую карту, но она имеет
большой дисплей, на который выводятся инструкции и информация о трассе.
Одновременно она имеет функцию May-Day.

Бурное развитие коммуникаций GSM дает более дешевую альтернативу системе
GPS при определении местоположения. Фирма Cambridge Positionning Systems Ltd.
запатентовала систему, названную GSM Cursor, которая определяет положение
мобильного телефона с погрешностью не более 50 м. При этом необходимо только
небольшое изменение мобильного телефона, чтобы он допускал такое определение.

12 ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ

СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ

' 3 РАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Необходимость определения позиции существует на протяжении всей истории
человечества. В китайском музее в Пекине показывают реконструкцию тележки, см.
рис. 7.3, которая использовалась в качестве простого навигационного прибора 2600 лет
тому назад. Тележка, оснащенная двумя колесами, соединенными с механизмом, служила
для измерения расстояний, кроме того, фигура, расположенная на тележке, показывала
вытянутой рукой в определенном направлении независимо от направления движения.
Также известно, что принцип компаса люди знали также 2000 лет тому назад.

Область определения местоположения и навигация стала бурно развиваться во
время европейской морской экспансии в 13-ом веке. В 1418 г. в Португалии была

йгём	7 -1/ЧВпгашкд:ныг‘ HCTfMbi
Рис. 7.3

Тележка для навигационных целей
(Музей китайской истории, Пекин)

Рис. 7.4

Карманный хронометр, изготовленный
в Лондоне в 1779 г.

принцом Генри основана первая академия,
занимающаяся только вопросами
навигации. На протяжении следующих
веков были разработаны точные
хронометры, компасы и соответствующие
алгоритмы расчетов. Сектант, который по
сути дела является переносным
зеркальным угломером, предназначенным
для измерения элевации небесных тел над
горизонтом и служащий для расчета
координат, использовался уже в 1731 году.
О том, насколько важным был вопрос
определения местоположения и времени,
свидетельствует факт, что английское

правительство в первой половине 18-го
века объявило о выплате премии в размере
20 000 фунтов за лучшую конструкцию
хронометра. На/жс. 7.4 показан карманный
хронометр, изготовленный в Лондоне
в 1779 г., с подписью Джон Арнольд.
Хронометр оснащен эмалированным
циферблатом со вставленными
металлическими цифрами, все цапфы
уложены в стеклянных подшипниках,
и анкерный механизм оснащен волоском из
платины. Для компенсации температурной
зависимости предназначены две полоски из
биметалла. В настоящее время можем
удивляться не только искусством часового
мастера, но и его теоретическими знаниями
физики и, в частности, механики.

Недостатком таких приборов была
малая механическая устойчивость,
и поэтому они были не очень пригодными
для воздушной навигации.

Существенным шагом вперед было
использование радиоволн. В 1901 году
Маркони осуществил первую
радиопередачу из Европы в Америку. На
базе физических свойств радиоволн были
созданы радиокомпасы и средства
навигации, далее усовершенствовались,
благодаря изобретению гироскопа.

Во время второй мировой войны был

совершен следующий технический скачок в области радионавигации в связи
с необходимостью точной наводки, например, стратегических бомбардировщиков.
Далее были разработаны системы радиолокаторной навигации.

Ряд систем, разработанных во время второй мировой войны, использовался и во время
холодной войны. Однако все чаще проводились эксперименты в области спутниковой

274 П. Пржибыл, М. Свитек - Т	, ,, . гч. ben
навигации, так как она позволяла достичь хорошего покрытия больших территорий
и относительно высокой точности. В 1967 г. в США система Transit Doppler была открыта
и для гражданской сферы. Система была основана на шести спутниках, траектории которых
проходили приблизительно над северным полюсом. В восьмидесятые годы после запуска
24 спутников стала бурно развиваться область GPS.

Из вышеуказанного короткого обзора ясно, что потребность точного определения
местоположения существовала всегда на протяжении истории всего человечества. Кроме
морской и воздушной навигации, область интеллектуальных транспортных систем
нуждается в дешевой и надежной аппаратуре, которая позволяет не только оптимизировать
трассы индивидуальных транспортных средств, следить за движением единиц городского
пассажирского общественного транспорта, но и помогать при определении мест ДТП или
находить угнанные автомобили и выполнять много других задач.

7.3 СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Задача определения местоположения транспортного средства заключается
в определении его координат на поверхности Земли. Системы определения
местоположения подразделяются на системы локального определения местоположения
и системы дистанционного определения местоположения. В случае локального
определения местоположения объект сам определяет свое положение. В качестве примера
можно привести систему GPS. Дистанционное определение местоположения
осуществляется из центрального пунк i а, который определяет местоположение отдельных
объектов. В таком режиме работают, например, радиолокаторные системы.

Для определения местоположения используются, в основном, четыре технических
метода: прямое определение местоположения, косвенное определение местоположения,
спутниковые системы и наземные передатчики. Из них наиболее распространенным
стало косвенное определение местоположения в сочетании со спутниковыми системами.
Существенное преимущество систем заключается в том, что они не нуждаются в создании
центральных пунктов или сложной инфраструктуры связи.

Известно, что использование датчиков только одного типа не позволяет, как правило,
определить местоположение объекта с высокой точностью и достаточной надежностью.
Поэтому часто комбинируются данные различных датчиков с помощью различных
методов и алгоритмов. На рис. 7.5 наглядно представлены типичные датчики,

Относительные

датчики

Г	Абсолютные датчики

Позиция транспортного средства

Рис. 7.5 Общая схема модулей для определения местоположения
содействующие определению местоположения. Ниже будут описаны принципы действия
различных датчиков. Более подробно будет описана система GPS, которая в настоящее
время является основным средством определения местоположения объектов.

7.3.1	Прямое определение местоположения

Казалось бы, что это - самый простой метот определения местоположения, так как
местоположение определяется в момент прохождения транспортного средства через данное
сечение, образованное, например, радиомаяком. В данном случае часто говорят о датчике
положения, сигнал которого может передаваться не только с помощью радиоволн, но также
с помощью световых или инфракрасных лучей. Существенным условием является наличие
в транспортном средстве бортового устройства, способного вести связь с радиомаяком. Кроме
того, должна быть создана достаточно густая сеть маяков, покрывающих данную область.

При отсутствии бортового устройства используются видеокамеры, которые позволяют
прочитать номерные знаки и по ним определять проезд транспортного средства через данную
сеть. Основным недостатком такой системы, которая использ) ется для электронной платы
за проезд, является высокая стоимость создаваемой инфраструктуры. Она содержит не только
цену радиомаяков, но и цену всей сети связи. Поэтому эту систему не рекомендуется
испатьзовать только для определения местоположения транспортного средства.

7.3.2	Косвенное определение местоположения

Данный метод является одним из простейших и он основан на принципе, по которому
можно подсчитать положение транспортного средства, движущегося в двухразмерном
пространстве, если известно его исходное положение. Этот метод заключается
в суммировании приращений траектории и углов направления относительно исходной
точки, т. е. определяется положение относительно опорной точки.

Используемые датчики должны измерять направление движения транспортного
средства 0 и пройденное расстояние d. На основании обработки данных датчиков
в регулярные моменты времени можно положение транспортного средства (хп, yj и его
направление Qn в момент времени tn определить по формулам

и-1

=-ty+ IX COS0,	(1)

1=0

и-1

Уп =То+ Ui sin 0,	(2)

1=о

0» = U	(3)

i=0

где х0, у0 исходная точка транспортного средства в момент tg
расстояние, пройденное от tn 7 до tn

0г	угол вектора направления,

сог	угловая скорость в том же интервале времени.

Схематическое представление величин, используемых при расчетах, дано на рис. 7.6.
Если период квантизации постоянный и если он является коротким в отношении изменений
скорости транспортного средства, то вышеприведенные уравнения можно переписать в виде
n-1

xn = x0 +	008(0, + C0,T)	/44

i=0	V

n— 1

Уп = Jo + X vzT sin(Gz- + coz Г)	(5)

j=0

где vz

...скорость в периоде квантизации Т.

Предполагается, что значения vz- и coz в течение периода квантизации постоянны.
С математической точки зрения метод осуществляет постепенное интегрирование
частных векторов движения транспортного средства.

Рис. 7.6 Метоо косвенного определения местоположения

Из приведенных выше уравнений, видно, что фактическое положение вычисляется
по предыдущему положению. Если расчет предыдущих положений выполнен
с определенной погрешностью, то результирующая погрешность суммируется,
в результате чего определение местоположения становится все менее и менее точным
Неизбежное наличие определенной погрешности дано, кроме прочего, и неточностью
датчиков. Поэтому для компенсации таких погрешностей разработаны специальные
алгоритмы [91, глава 4]. Погрешности компенсируются с помощью маяков для DSRC
(Dedicated Short Range Communication) и других методов. Датчики для определения
местоположения транспортного средства измеряют различные величины (расстояние,
направление, скорость), производные от механизма транспортного средства. Датчики
соединены непосредственно с механическими деталями, как например, оси колес, или
являются бесконтактными. Их выбор определяется не только техническим аспектами,
но и местом их установки, подверженным воздействию воды и загрязнений, вибрациям
или скачкам температуры.

7.3.3 Датчики для относительных измерений

Датчики этого вида служат для измерения направления, положения и расстояния
на основании предшесзвующих измерений. Если исходное или предыдущее положение
неизвестны, то такой датчик не способен определить абсолютное местоположение.
7.3.3.1	Датчик приводного вала

Датчики данного типа используются для снятия скорости вращения приводного вала.
Они осуществляют преобразование механического движения в последовательность
электрических сигналов, чаще всего импульсов. Если известно количество импульсов,
приходящееся на один оборот вала, и коэффициент преобразования, то можно
непосредственно вычислить пройденное расстояние. Датчики располагаются чаще всего
в точке выхода к тахометру или непосредственно в коробке передач.

Поэтому с целью предотвращения механического повреждения датчика и снижения
его точности рекомендуется использовать бесконтактные датчики. Наиболее часто
передача осуществляется с помощью магнитного поля или оптически.

Электромагнитный датчик положения

Принцип действия этого датчика основан на изменении магнитного сопротивления
во время движения ротора вблизи полюсов статорной магнитной цепи. Обычно
используется постоянный магнит с катушкой и вращающееся ферромагнитное тело,
образованное зубчатым колесом (ротор). Наводимое напряжение и по закону Фарадея

и = -N--

dt

где d<b/dt - скорость изменения магнитного потока F при вращении ротора,

N	- количество витков.

Если уменьшается скорость вращения, то уменьшается и скорость изменения
магнитного потока и с ней и выходное напряжение. Поэтому датчики данного типа
являются неподходящими для измерения очень низких скоростей.

Пример датчика описанною типа показан на рис. 7.7. Катушка намотана на
сердечник постоянного магнита с полюсными наконечниками. Металлическое зубчатое
колесо установлено на вращающемся валу, и его зубья проходят через зазор полюсных
наконечников. Форма выходного

Рис. 7.7 Электромагнитный датчик

напряжения такого датчика имеет
приблизительно синусоидальную
форму. При приближении зуба
к началу зазора между
наконечниками выходное
напряжение начинает возрастать
и после	достижения

максимального значения оно
уменьшается до нуля, что
соответствует положению зуба
в центре зазора. При дальнейшем
движении зуба через зазор
описанный процесс повторяется
при обратной полярности
напряжения. Таким образом, на
выходе датчика имеется
синусоидальное напряжение.
Несмотря на то, что датчик данного типа отличается простотой, низкой ценой
и прочностью, он используется все меньше. Во первых, с его помощью трудно
обеспечить форму выходного сигнала, подходящую для последующей обработки, так
как с изменением скорости вращения вала изменяется не только амплитуда выходного
напряжения, но и его частота. Во-вторых, отношение выходного полезного сигнала
к шуму снижено механическими вибрациями и резонансом. Кроме того, выходное
напряжение обратно пропорционально ширине зазора между полюсными
наконечниками и зубчатым колесом, из чего вытекают требования к устойчивому
креплению и соб подению постоянной ширины зазоров. Проблемы появляются также
при высоких скоростях в результате того, что характеристика выходного напряжения
является нелинейной и имеет место ограничение сигнала. Подобная нелинейность
появляется и при низких скоростях вращения. Последним недостатком следует считать
возможность появления напряжения помех, вызванного интерференцией выходного
напряжения с радиосигналами, так как катушка индуктивности обладает довольно
большим импедансом. Защита от этого вида помех заключается в том, что электронные
схемы обработки сигнала располагаются как можно ближе к собственно датчику.

Датчик Холла

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла, при котором на электродах
датчика возникает электрическое напряжение при прохождении магнитного поля В через

полупроводниковую пластинку, питаемую в перпендикулярном направлении током I.
Датчики Холла изготовлены из полупроводникового материала и, следовательно, они
являются активными, т. е. требуют питания. Размеры датчика довольно малые: вместе с
усилителем он может располагаться на площади 1,5 мм2. Нарис. 7.8 показан измерительный
датчик и зубчатое колесо. В датчике установлен постоянный магнит, и полупроводниковый
элемент датчика Холла находится между этим магнитом и зубчатым колесом. Благодаря

наличию зубьев при вращении колеса изменяется напряженность магнитного поля и,
следовательно, выходное напряжение датчика. Для срабатывания и генерирования
выходного импульса необходима магнитная индукция 0,03-0,08 Т, и для выключения нужна

Рис. 7.8

Ферромагнитное колесо —
вид спереди

индукция менее 0,005 Т.

В отличие от предшествующего
данный датчик можно использовать
и при низких значениях скорости
вращения. Датчик Холла,
фиксированный в магнитном поле
постоянного магнита, генерирует
выходное напряжение прямоугольной
формы, размах амплитуды которого не
зависит от скорости вращения.

Данный датчик также имеет
определенные ограничения. Первое
ограничение - это диапазон
температуры, в котором могут
работать полупроводниковые
элементы. В данном случае речь идет
о диапазоне температуры от -40 до
+65 °C. При наличии сильных
внешних магнитных полей могут
появиться затруднения и пониженная точность. Так же как и предшествующий датчик,
шгчик Холла требует точной установки, так как он ч) всгвителен к расстоянию между
датчиком и зубчатым колесом. Датчики этого типа используются весьма часто.

7.3.3.2	Датчики на колесах

В случае механизмов, приводящих в движение колеса, чаще всего измеряется
угловая скорость со (рад . с ), на основании которой вычисляется траектория. Для
измерения угловой скорости иолес предназначено большое количество типов датчиков
(рис. 7.9). Датчики первой категории, называемые датчиками вращения постоянного
тока, генерируют выходное напряжение, пропорциональное скорости вращения.
Датчики второй категории — импульсные датчики — генерируют импульсы, частота
которых пропорциональна угловой скорости [92].

Датчики вращения постоянного тока

Датчики вращения постоянного тока также называют тахометрами. Они по своему
принципу образованы катушкой, вращающейся в магнитном поле постоянного магнита.
Катушка соединена с коммутатором, на щетках которого имеется выходное напряжение,
пропорциональное скорости по формуле

и = (2Л7ггФ)сос	(6)

в случае катушки с N витками, размером hx2r, вращающейся с угловой скоростью (0с.
в магнитном поле Ф.

Рис. 7.9 Принципиальная схема датчика угловой скорости

Датчики оптимальной конструкции обладают чувствительностью до 10 В/рад . мин-1
при нелинейности приблизительно 0,07 %. Напряжение пульсаций выходного сигнала
2 % при скорости вращения 100 рад . мин-1.

Дополнительная погрешность вызвана внезапными изменениями скорости (эффект
ускорения), так как катушка, благодаря своей индуктивности, противодействует этим
изменениям.

Следующей группой датчиков данной категории являются тахогенераторы
с постоянными магнитами, состоящие из статора с обмоткой и ротора с несколькими
полюсными наконечниками постоянного магнита. Датчики, предназначенные для
измерения малой угловой скорости, могут иметь даже 12 пар полюсных наконечников.
Статор всегда образован листами и двумя катушками. Одна катушка питается от
источника переменного напряжения и является опорной. Во второй катушке
индуцируется напряжение, амплитуда которого пропорциональна скорости вращения,
и трансформированное опорное напряжение. Следовательно, выходным напряжением
является модулированное опорное напряжение. Типичная чувствительность
тахогенератора составляет около 1 мВ ( рад . мин-1).

Датчики, называемые индуктивными тахогенераторами переменного тока, имеют
такое же исполнение статора, но обмотка ротора замкнута накоротко. Выходной сигнал
имеет и в этом случае форму модулированного опорного напряжения. Типичная
чувствительность - 2,8 В/(1000 рад . мин-1) при опорном напряжении ПО В/400 Гц.
Нелинейность характеристики составляет 0,05 % в диапазоне 0-3600 рад . мин-1.

Импульсные датчики скорост

Принцип действия этих датчиков исходит из простого определения скорости как
отношения траектории Da, пройденной объектом за время D/. Такое же соотношение
справедливо и при измерении угловой скорости, для которого предназначены датчики
данного типа. Выходной сигнал этих датчиков имеет, как правило, форму импульсов.
В качестве детекторов угловой скорости можно использовать датчики (рис. 7.10):

•	электроконтактные - управляемые магнитным полем, т. е. датчики Холла или
язычковые реле,

•	индуктивные с вращающимся постоянным магнитом или с вращающимся
ферромагнитным выступом,

Рис. 7.10

Импульсные датчики скорости: а) индуктивный с вращаюищмс я магнитом;
б) Виганда: в) индуктивный с вращающимся ферромагнитным выступам;
г) электроконтактный; д) на базе вихревых токов; е) оптоэяектрическии
•	датчик на базе вихревых токов - со срывом автоколебаний при прохождении
лопатки диска через зазор катушки колебательного контура,

•	датчик Виганда - расположен между постоянными магнитами М1? М2. В нем
индуцируется напряжение при изменении магнитного потока, возникшего под
воздействием ферромагнитных выступов на периметре вращающегося объекта,

•	оптоэлектрические датчики — детекторы проходящего или отраженного света.

Дифференциальные измерения

Эта техника используется как при измерении пройденного расстояния, так и при
измерении направления движения Для этой цели используются два датчика скорости
вращения, расположенные на обеих передних или задних колесах Датчики генерируют
импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения колес. Путем
усреднения обоих значений и умножения на коэффициент коррекции определяется
пройденное расстояние. Разность частот импульсов правого и левого датчиков,
умноженная на одинаковый коэффициент и деленная на длину оси, может быть
использована для измерена изменений направления. Для определения относительного
местоположения необходимо определить оба значения, т. е. пройденное расстояние
и изменение направления.

Система дифференциального измерения следующая: Зубчатое колесо из
ферромагнитного материала установлено на полуоси ведомого колеса (так как
у ведомого колеса влияние ускорения и замедления на датчик значительно меньше).
Датчики Холла расположены в тесной близости зубчатых колес. Два независимых
счетчика считают импульсы от обоих датчиков. Пройденное расстояние определяется
путем умножения количества импульсов на коэффициент коррекции.

Коэффициент коррекции для правой Кр и левой KL сторон определяется путем п-кратного
прохождения заданного расстояния D, после первоначального сброса обоих счетчиков.

KL = „

Z CLi

i = 1

nD

п

Z Cpi

/ = 1

(8)

где CLinCPi ...количество импульсов правого и левого датчиков при /-том
прохождении расстояния.

Зная оба коэффициента коррекции и положение в предыдущий момент времени
t ~ 1, можно определить расстояние, пройденное за время t по следующей формуле:

КтСг + КРСР
d(t) = d{t — V) + L L R R

2

(9)
Если изменяется направление движения, то наружные колеса вращаются быстрее
внутренних колес. Зная расстояние (колею) L между правым и левым колесами, можно
определить и направление

0(/) = 0(/-1) +

KLCL~KRCR

(Ю)

L

Заметим, что при отношении KL/KR = 1 транспортное средство движется
прямолинейно. Если этот метод используется в комбинации с цифровой картой, то
можно калибровать коэффициенты коррекции динамически по данным карты. Для
калибровки этого измерения можно использовать и другие датчики.

И этот метод естественно сопровождается систематическими и случайными
погрешностями, вызванными, например, различными диаметрами колес (заполнение шины
колеса воздухом), несоосностью, конечным значением квантов и точностью счетчика. Здесь
проявляется и буксирование колес при большом ускорении или юрможении и при наличии
снега, обледенения или мокрой поверхности проезжей части дороги.

7.3.3.3 Гироскопы

Первый тип гироскопа используется для измерения угла и другой тип - для
поддержания направления. Гироскопы в зависимости от используемо:1 о принципа
действия подразделяются на механические, оптические, пневматические
и вибрационные. Их сравнение дано в табл. 7.8. Благодаря бурному развитию техники
параметры гироскопов постоянно улучшаются и, следовательно, оценка гироскопов
в таблице имеет только ограниченное значение.

Таблица 7.8 Сравнение гироскопов по принципу действия

Вид	Вибрационный	Цена	Габариты
Механический	Очень высокие	Высокая	Большие
Оптический	Очень высокие	Средняя	Средние
Пневматический	Хорошие	Средняя	Средние
Вибрационный	Хорошие	Низкая	Малые

Для направления транспортных средств и для определения их местоположения
чаще всего используются вибрационные гироскопы, измеряющие силу Кориолиса — это
явленйе было открыто Г. Г. де Кориолисом. Принцип действия показан на рис. 7.11.
Плечи верхней вилки Vtl возбуждаются электростатически и колеблются в плоскости
датчика и амплитуда их радиальной скорости равна vr Обе вилки вращаются
с измеряемой угловой скоростью (О вокруг главной оси. В результате этого действует
сила Кориолиса, равная векторному произведению

F — 2m(bxvf.

(И)

На плечи вилки, колеблющиеся с обратной фазой, действует пара сил Кориолиса,
в результате чего на линии соединения обоих плеч возникает момент кручения М^,
пропорциональный измеренной скорости со. Периодически изменяющийся момент Мк
возбуждает колебания нижней (снимающей) вилки Vd и их амплитуда,
пропорциональная скорости w, снимается, например, с помощью емкостной связи.
Схемы для обработки сигнала осуществляют когерентную демодуляцию при
использовании опорного сигнала, снимаемого с генератора возбуждения верхней вилки.
Такое решение дает возможность достичь высокой чувствительности.

Для определения направления необходимо выходное напряжение гироскопа, которое
пропорционально угловой скорости по формуле (11), подвернуть квантизации
и интеграции для получения изменений в направлении движения транспортного средства

0 = J (bdt

(12)

Этот датчик изготовлен из синтетического кварца и обладает высокой стабильностью

механических параметров при изменении температуры и в результате старения.
Следовательно, частота колебаний является постоянной, добротность Q высокая и для

поддерживания колебаний достаточна
мощность порядка 10 мкВт. Среднее
время между двумя отказами
достигает 105 часов, что на несколько
разрядов больше аналогичного
показателя механических гироскопов.

Точность	гироскопов

обусловлена многими факторами.
Одним из самых важных является
точность измерения угловой скорости
в различных положениях гироскопа.
У гироскопов наблюдается дрейф,
зависящий не только от мгновенных
параметров окружающей среды
(температура, вибрации), но и от
продолжительности работы
(старение компонентов гироскопа).
Поэтому современные приборы
подвергаются динамической
калибровке или калибровке
с помощью цифровой карты с целью
коррекции	положения,

определенного датчиком.

7.3.4 Датчики для абсолютных измерений

Абсолютные датчики имеют принципиальное значение, заключающееся в том, что
они способны определить местоположение относительно географических координат,
в отличие от датчиков относительного положения, которые определяют положение
только относительно определенной опорной точки. Основными абсолютными
датчиками являются компас и система GNSS(Global Navigation Satelite System).

7.3.4.1	Магнитный компас

Магнитный компас измеряет магнитное поле Земли. Если он используется
в навигационных системах, то он определяет положение объекта по отношению
в

Рис. 7.12

Кривая гистерезиса;

область насыщения заштрихована

к компасу, направленному к магнитному
северу. Магнитное поле характеризуется
магнитной индукцией В. Единицей
магнитной индукции в системе SI является
тесла (Т) или используется более старая
единица гаусс (Г), причем / Т = 104 Г

Среднее значение магнитной
индукции на поверхности Земли равно 0,5
Г. Угол между географическим севером
и магнитным севером называется
деклинацией. Она изменяется
в зависимости от времени и места на
Земле Для коррекции погрешности,
вызванной деклинацией, публикуются
таблицы коррекции. В случае навигации
транспортных средств с данной
проблемой не встречаемся, так как работа
ведется при использовании одного севера
(магнитного или географического).
Обычные компасы, используемые,

например, туристами, не пригодны для
навигации транспортных средств, так как они не устойчивы к механическим ударам
и вибрациям и время их успокоения является очень большим. Поэтому

в навигационных системах используются электронные компасы и компасы с магнитным
полем. Чувствительность таких компасов лежит в пределах от 10-6 Г до 100 Г.

Принцип действия компасов с магнитным полем заключается в том, что на одном
сердечнике, выполненном из материала с большой магнитной проницаемостью т,
установлена катушка возбуждения, которая возбуждает (манипулирует) переменную
во времени магнитную проницаемость. Понятие магнитной проницаемости аналогично
понятию электрической проводимости в теории электрических цепей. Существует
общая зависимость м ежду магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля
г

В = цН	(13)

Эта зависимость представлена графически в виде кривой гистерезиса, рис. 7.12.

Следовательно, сердечник катушки перенасыщен или ненасыщен в зависимости
от тока, протекающего через обмотку возбуждения, намотанную на тороидальном
сердечнике. Ток возбуждения индуцирует положительные или отрицательные пики
тока. Компас тем чувствительнее, чем больше разность между состояниями насыщения
и ненасыщения (рис. 7.13). Измерительные катушки охватывают весь сердечник
и установлены перпендикулярно друг к другу.

Интегральная постоянная составляющая выходных напряжений измерительных
катушек Vx и V изменяется в зависимости от направления движения и имеет форму
синусной и косинусной составляющих. Направление может быть определено по
формуле

0 = arctan

(14)
Вектор магнитного
поля Земли

Обмотка
возбуждения

Обмотка измерения 2

Рис. 7.13 Принципиальная схема компаса

Обмотка
измерения 1

где 0 — угол датчика относительно направления магнитного поля Земли. Ввиду того,
что компас установлен на транспортном средстве с металлическим кузовом,
являющимся источником собственного магнитного поля, компас не способен отличить
магнитные поля Земли от магнитного поля помехи. В таком случае он измеряет
результат сложения векторов обоих полей в соответствии с рис. 7.14.

магнитное
поле Земли

сумма
векторов

магн. поле

транс, средст.

Рис. 7.14 Сложение магнитных полей

Исключить магнитное поле транспортного средства можно относительно легко:
если транспортное средство движется относительно магнитного поля Земли, то
составляющая магнитною поля транспортного средства является постоянной
и достаточно, чтобы компас различил постоянную составляющую транспортного
средства и переменную составляющую магнитного поля Земли. Если транспортное
средство будет двигаться по окружности 360°, то выходной сигнал компаса будет
повторять эту окружность, и координаты центра этой окружности дают возможность
определить магнитное поле транспортного средства.

Существует несколько методов нахождения центра окружности. Самое простое
- ездить по круговой траектории и регистрировать максимальные и минимальные
значения, измеряемые катушками х и у На рис. 7.15 показаны результаты, полученные
при таком движении. Поскольку катушки могут обладать неравным коэффициентом
усиления, то коэффициент усиления следует определять по формулам:
Y _ y
„ _ max min
лх-	j

Y	-Г	•

К _ max mm
У	2

и координаты лежат между максимальными и минимальными значениями по формулам

Cx=^x+^min

Cy“^y+Jmin	(18)

и, наконец, направление движения может быть рассчитано по формуле

0 - arctan

Кх^х~Сх'>

(19)

Данный метод определения магнитного поля транспортного средства является
чувствительным к магнитным аномалиям, шумам и помехам. Результаты измерения могут
быть искажены близко проезжающим грузовым автомобилем или другим видом помех.

В принципе результаты измерения

Рис. 7.15

Принцип определения магнитного
поля транспортного средства

помощью методов, которые не о

компасом сопровождаются погрешностями
двух видов: кратковременными
и долговременными магнитными
аномалиями Типичным примером
кратковременных магнитных аномалий
является присутствие крупных
металлических	конструкций,

металлических мостов, линий высокого
напряжения и т. д. Долговременные
погрешности вызваны неточностью
калибровки,	дополнительным

намагничиванием кузова автомобиля и т. п.

Для устранения кратковременных
аномалий при определении направления
используются методы фильтрации сигнала
с помощью узкополосного фильтра,
а также комбинация относительных
датчиков и цифровой карты. Чрезвычайно
трудно определить и исключить
долговременные аномалии. Для этого
необходимо осуществлять калибровку с
на использовании магнитного поля. Лучше

всего осуществить калибровку с помощью методов GPS.



7 НДВИГАННОЙ* !F.!C I

287
7.3.5 Система глобального позиционирования GPS

Система глобального позиционирования (GPS) - это радионавигационная система,
служащая в качестве практического средства для определения положения, скорости
и времени в пределах всего земного шара. Система GPS была разработана и финансирована
министерством обороны США (U. S. Departament of Defense - DOD) и ее использование
в гражданской сфере гарантировано договором между DOD. и министерством транспор га
(Departament of Transportation - DOT).

Система GPS образована тремя сегментами: спутники, приемники потребителей
и система управления и мониторинга. Проблематика GPS была описана во многих
серьезных книгах и статьях [85]-[87].

Одновременно наблюдение всегда не менее четырех спутников позволяет
определить местоположение приемника в трехразмерном пространстве. Положение
может быть определено в системе прямоугольных координат (ECEF) или в координатах
геодезических систем, как например, WGS 84. Координаты в одной системе можно
трансформировать в координаты других систем.

Расположение спутников таково, что 24 спутника движутся по шести траекториям,
причем на каждой траектории находятся 4 спутника. В результате этого обеспечено
покрытие поверхности земного шара в течение 24 часов. Основные характеристики,
приведенные в табл. 7.9, переняты из [87].

Таблица 7.9 Характеристики системы GPS

Предмет	Харак герметика
Спутники	24 спутника, автономно передающих сигнал
Орбиты	Шесть орбит с углом наклона 55°, на каждой орбите 4 спутника на высоте 20,231 км, период обращения 12 часов
Несущие частот ы	L1: 1575,42 МГц  L2: 1227,60 МГц
Цифровые сигналы	Код С/А (Coarse Aquisition Code): 1,023 МГц Код Р (Precise Code): 10,23 МГц Навигационные измерения: 50 б.с-1
Точность определения местоположения	SPS: 100 м по горизонтали (2 dRMS), а 140 м по вертикали (95 %)  PPS' 21 м по горизонтали (2 dRMS), а 29 м по вертикали (95 %)
Точность определения скорости	SPS: 0,5-2 м.с-1  PPS: 0,2 м.с'
Точность определения времени	SPS: 340 нс (95 %)  PPS: 200 нс (95 %)

Например, точность положения 100 м при неопределенности 2 dRMS
(= удвоенное значение среднеквадратического отклонения) означает, что
статистически 95% результатов измерений будут находиться внутри круга
с радиусом 100 м. Как сигнал С/А, так и сигнал Р содержит псевдослучайный код
(Pseudorandom Noise - PRN). PRN - это последовательность «О», a «1», которая
генерируется так, чтобы имела случайный характер и проявлялась как шум, но ее
можно точно воспроизвести. Навигационные сообщения, кроме данных
о положении спутника, содержат и данные о состоянии оборудования
и достоверности информации. Аббревиатура PPS (Precise Positionning Standard)
означает определение местоположения с высокой точностью. Предполагаемый срок
службы каждого спутника составляет 7,5 года и, поскольку точное время играет
первостепенную роль, на борту каждого спутника находятся четыре штуки атомных
часов.

Для гражданской сферы предназначены только средства SPS (Standard
Positionning Service), основанные на коде С/А. До мая 2000 года точность
определения местоположения была искусственно понижена средствами
избирательного доступа SA (Selective Availability). Государства - члены
Европейского Союза хотят избавиться зависимости от США и планируют запуск
европейских спутников.

Существенное повышение точности обеспечивает дифференциальная GPS
(DGPS - Differential GPS). Ее принцип основан на использовании двух приемников.
Один - ведущий - расположен на опорной станции, координаты которой точно
определены. Второй приемник расположен на транспортном средстве, местоположение
которого должно быть определено, рис. 7.16.

Ввиду того, что местоположение опорной станции точно известно, сигнал от
каждого спутника может быть корректирован для получения правильного

Рис. 7.16 Принцип дифференциальной GPS

значения, причем этот
сигнал коррекции
передается приемнику
на транспортном
средстве. В результате
этого можно снизить
погрешность опреде-
ления местоположения
до 15м и в случае
активного режима SA.
Точность определения
зависит от качества
приемника, который
должен иметь низкий
уровень собственных
шумов, а также от
расстояния между
опорной станцией и
приемником на

транспортном средстве.
Свойства DGPS известны и можно констатировать, что ее точность выше точности
не только SPS, но во многих случаях и PPS.
Таблица 7.10 Основные характеристики GPS

Параметр	Значение
Расстояние между приемниками	< 50 км
Возобновление данных	5-10 с
Точность определения местоположения	15 м (2-5 м в случае приемника с низким уровнем шума)
Точность определения скорости	0, 1 м.с-1
Точность времени	100 нс

Как уже было сказано выше, система GPS использует сигналы спутников,
вращающихся на орбитах вокруг Земли. Приемник, расположенный на поверхности Земли,

вычисляет местоположение, скорость и время на основании сигналов, передаваемых
спутниками. Следовательно, речь идет об однонаправленном потоке информации.
Поскольку речь идет о пассивной

Определение местоположения
с помощью двух спутников.

системе, количество участников
неограничено так же, как и в случае
приема телевизионных сигналов.

Измерение положения основано на
измерении времени поступления
сигнала (ТОА - Time Of Arrival).
Разность времени от момента передачи
сигнала спутником, который находится
в известной точке относительно Земли,
и приемом сигнала на Земле,
умноженная на скорость света,
определяет расстояние спутник
- транспортное средство. Для
определения местоположения
необходимо принимать сигналы от
нескольких спутников и вычислять
расстояния до этих спутников. Ввиду

временного сдвига между спутником
и приемником, задержки сигнала на его
пути от спутника к приемнику,

ионосферической дифракции и других ошибок и погрешностей, речь идет об измерении

так называемого псевдорасстояния.

Д ля определения местоположения в двухразмерном пространстве необходимо принимал,
сигнал по крайней мере от двух спутников (рис. 7.17). Если известны их положения
и определены их псевдорасстояния до приемника, то местоположение приемника наход ится
в одной из точек пересечения окружностей, радиусы которых равны псевдорасстояниям.

Неизвестное положение приемника (х, у) может быть определено в системе
прямоугольных координат по формулам

Р\ = ](х-хх)2+(у-ух)2

Pl - v(*-Az)2 +(^~>’2)2

(20)

(21)
где (Х]> уj) и (х2, у2) - известные координаты обоих спутников и р} и р2 - это
вычисленные псевдорасстояния. Для определения, в какой из двух точек р3 или р2
находится приемник, необходимо использовать третий спутник, рис. 7.18.

В трехразмерном пространстве речь идет не о нахождении точки пересечения
окружностей, но о нахождении точки пересечения трех сферических поверхностей.
В таком случае можно определить местоположение транспортного средства
(координаты х, у, z) по формулам

Р1 = у/С*-х1)2 + <У~ У1)2 + (z - zi)

Pl = v (* - х2)2 + (у - У2)2 + (z - z2)

p3 = J(x- х3)2 + (У - Уз)2 + (z - z3)

(22)

(23)

(24)

где (хр ур zt), (х2, у 2, z$ и (х3, у3, z^
ир3- измеренные расстояния.

Рис. 7.13

Определение местоположения
с помощью трех спутников

— известные положения спутников и Рр р2

Шкала времени приемника, по
которой измеряется момент принятия
сигнала, не синхронизована со
временем GPS и поэтому необходимо
знать разность времени между ними.
Для этого используется четвертый
спутник Все спутники оборудованы
точными атомными часами. Если бы
шкала времени приемника
определялась также атомными часами,
то дело было бы простым. Однако,
в приемниках используются дешевые
кварцевые часы, которые являются
причиной определенного временного
отклонения вышеуказанных двух шкал
времени. Эта разность является
тождественной для всех четырех
спутников. При предположении этого
обстоятельства местоположение
приемника и разность времени могут
быть определены по следующим
формулам:

Р\ = J(x - xt)2 + (у - у02 + (z- z^ + c(dt -dl\)	(25)

P2 = J(x ~ x2)2 + (У - У2)2 + (^ ~ ^2) + c(dt ~ dTl)	(26)

Рз = J(x~ x3)2 + (у - У3)2 + (z - z3) + c(dt - dT3)	(27)
P4 = j<X- x4)2 + (У ~ У4)2 + (z~ z4) + c(dt ~ dT4>	(28)

где (Xj, у J, Zj), (x2, у2, (X3, y3, z$ и (x4, y4, z^ это координаты спутников; php2,p3 и p4
- измеренные псевдорасстояния, с - скорость света; dT^ dT2, dT3n dT4- известные
отклонения шкал времени спутниковых часов от шкалы времени GPS и dt - неизвестный
временной сдвиг часов приемника. Информация об отклонении шкал времени спутников
относительно времени GPS содержится в сигнале, передаваемом спутниками.

При расчете параметров транспортного средства с целью упрощения расчетов не
принимается во внимание задержка сигнала в ионосфере или тропосфере, для
коррекции которых составлены соответствующие модели атмосферы. Существуют
и другие факторы, как например, шумы приемника, многопутное распространение
сигнала (отражения сигнала), отклонения положений спутников на орбите и др.
Дополнительные погрешности вызваны экранированием спутников высокими
зданиями в городах. Перечень различных источников погрешности и их влияние на
достш аемую точность даны в табл. 7.11.

Таблица 7.11 Перечень возможных погрешностей в системе GPS

Погрешность	Типичное значение для GPS(m)	Худший случай для GPS (м)	Типичное значение для DGPS (м)
Бортовые часы спутника	2-3	25	<0,5
Положение спутника	1-2	5	<0,5
SA	30-50	100	<0,5
Кратковременные флуктуации	3-5	15	<0,5
Задержка в ионосфере	10-15	100	<0,5
Задержка в тропосфере	3-5	30	<0.5
Многопутное  распространение сигнала	10	300	10
Шум приемника	5	15	5
Общий эффект	100 (95 %)	300 (99,99 %)	15 (95 %)

Для решения уравнений (25)-(28) можно использовать классические приемы, как
например, метод Ньютон-Репсона. Если для расчетов используется более четырех
спутников, то можно использовать алгоритмы уравнительного исчисления по методу
минимальных квадратов или фильтр Кальмана [87]. Здесь уместно напомнить, что
естественно принято говорить о «совершенных» аппаратных средствах приемника
в то время, как значительное, а может быть и большее, влияние на точность оказывает
программное обеспечение. Принятые данные содержат шумы и отраженные
«псевдодаш 1ые», и, следовательно, нужно обеспечить их качественную фильтрацию
и предобработку. После такой подготовки данные служат для вычисления
местоположения, скорости и времени при использовании различных алгоритмов.
Существует большое количество алгоритмов, начиная с самых простых и кончая
комплексными нечеткими алгоритмами.
73.5.1 Дальнейшее развитие GNSS

Все гражданские пользователи GPS используют американскую систему Navstar
и значительно реже - русскую военную систему ГЛОНАСС. Последняя имеет 21
спутник на трех орбитах. Высота орбиты составляет 19,1 тыс. км, угол наклона орбиты
64 8 и период обращения 11 часов 15 минут. Частоты передаваемых сигналов равны:
ц = 1597-1617 МГц и Ь2 = 1240-1260 МГц. Используются одинаковые способы
кодирования FPS и SPS, причем в режиме PPS точность в течение 95 % времени выше
20 м. Система использует другое время и дату по сравнению с GPS.

Несмотря на то, что система ГЛОНАСС по многим показателям очень похожа на
GPS (покрытие сигналом, точность) все же существуют некоторые весьма
существенные отличия. Сказанное касается главным образом комплексности системы,
так как система не пользуется такой поддержкой гражданских пользователей, которые
разрабатывают и используют системы позиционирования. Может быть это вызвано
и тем, что в распоряжении общественности нет никаких данных о будущем развитии
системы и об ее сроке службы.

В Европе существовало несколько проектов, которые стремились комбинировать
обе системы, причем не с целью дальнейшего повышения точности, а скорее всего
с целью снижения зависимости от одной или другой систем. Европейский консорциум
EGNOS разработал и внедрил систему GNSS-1 (Global Navigation Satelite System).
Один из первых приемников для приема сигналов GPS+ГЛОНАСС поставляется
фирмой Ashtech под названием GG24. Приемник способен принимать сигналы от
удвоенного количества ci гутников по сравнению с системой GPS, т. е. от 48 спутников.
В результате этого существенно повышается точность и улучшаются условия приема
в городах, где приему препятствуют высокие дома. Опытная модель приема сигнала
в городах с высокими зданиями, где предполагалась средняя экранизация небосвода
45 %, показала, что 4 спутника находятся в зоне прямой видимости в течение 85 % от
времени суток, а пять и более спутников - в течение 33 % от времени суток. Из модели
также вытекает, что 5 и более спутников будут в распоряжении пользователей в течение
всего времени суток, если использовать совместно GPS и ГЛОНАСС. Естественно,
цена такого приемника будет существенно выше цены стандартных приемников GPS,
которые в настоящее время уже выпускаются в массовом количестве.

Использование обеих систем выгодно и с точки зрения точности. Указанная
точность GPS в режиме SA составляет 100 м (в течение 95 % времени), а системы
ГЛОНАСС - уже 20 м, и обе системы вместе обеспечивают точность 16 м. Если для
обеих систем использовать передачи дифференциального сигнала, то точность
DGPS+ГЛОНАСС составит 0,75-1 м.

Общая проблема заключается в том. что обе системы (GPS, ГЛОНАСС) находятся
в руках армии и нет никакой гарантии, что, например, не будет понижена точность
определения местоположения транспортных средств. Поэтому уже в марте 1997 г.
директор отдела космической связи японского Министерства почт и телекоммуникаций
высказал пожелание, чтобы GPS для гражданских целей была лишена какой-либо
оплаты и чтобы для гражданского использования была утверждена дополнительная
частота с тем, что точность определения местоположения не будет умышленно
снижаться.

На это выступление ответила американская сторона, сказав, что начиная с 2005
года, система GPS будет использоваться бесплатно и что в течение нескольких лет
будет постепенно устраняться искусственное ухудшение точности системы. В то время,
Рос. 7.19.

Общая схема приемника GPS

как японцы стремятся
к подписанию межправительс-
твенного договора между США
и Японией, европейские страны
решили идти по пути создания
собственной гражданской
спутниковой системы в рамках
проекта GALILEO. С технической
точки зрения кажется, что нет
особых проблем и первые
спутники должны быть выведены
на орбиты в течение нескольких
ближайших лет. Пока имеются
проблемы институциональные
(кто будет владельцем
и управляющим этой системы)
и экономические (кто будет
платить	инвестиции

и эксплуатационные расходы).

7.3.5.2	Приемник GPS

Общая и сильно упрощенная схема дана на рис. 7.19.

Антенна и предусилитель: Антенны, используемые для приемников GPS, обладают
широкой диаграммой направленности и, следовательно, они не направляются
к отдельным спутникам, что имеет место в случае приемных антенн
спутникового телевидения. Конструкция антенн является компактной
и существует большое количество типов и исполнений. Наблюдается общая
тенденция интегрировать приемник с антенной. Антенны принимают сигнал
с правой круговой поляризацией в диапазонах L] a L2.

Тракт ВЧ и блок процессора: Для обработки сигнала ВЧ использованы схемы
с высококачественными элементами, обладающими низким шумом. Блок
процессора осуществляет не только фильтрацию и предобработку сигнала
и расчеты местоположения, но и контролирует степень достоверности
информации, получаемой от спутников.

Блок интерфейса: Этот блок предназначен для обеспечения связи оператора
с приемником. В самом простом исполнении он представляет интерфейс для
присоединения компьютера, однако, во многих случаях приемники оснащены
собственной клавиатурой и дисплеем.

Модуль записи: Конфигурация модуля записи зависит от назначения приемника. Если
приемник используется цля геодезических работ, то необходимо записывать
все измеренные данные. В случае навигации транспортных средств достаточно
записывать местоположение и скорость транспортного средства. Модули записи
выполнены в исполнении для записи на ленту, дискету, карты и запоминающее
устройство типа RAM.
Питание: Мощность, потребляемая современными приемниками, очень низка
благодаря использованию технологии CMOS, в результате чего можно
использовать и NiCd батареи. В транспортных средствах приемники питаются
от бортовой сети транспортного средства.

7.3.5.3	Принципы обработки сигнала в приемниках GPS

В тракте ВЧ приемника принимаемый сигнал смешивается с синусоидальным
сигналом местного кварцевого гетеродина. Частота сигнала ПЧ равна разности несущей
частоты сигнала (с допплеровским смещением частоты) и частоты указанного
кварцевого генератора. Подробное описание методов обработки сигнала в схемах
приемника выходит за пределы настоящей главы, но по этой теме имеет ся относительно
богатая литература, например[89]. Ввиду того, что мы занимаемся использованием
GPS для определения местоположения транспортных средств, можно коснуться
и способа обработки сигнала по методу кодовой корреляции (СС: Code-Correlation).

Приемники СС содержат петлю слежения для извлечения полезной составляющей
общего сигнала. Обычно приемник имеет две такие петли

•	петлю задержки или же схему слежения за кодом,

•	петлю ФАПЧ или же схему слежения за несущей частотой.

Линия задержки предназначена для сравнения псевдослучайной кодовой
последовательности PRN (С/А или С код), содержащейся в сигнале спутника
с последовательностью, генерируемой приемником. Схема корреляции осуществляет
непрерывную взаимную корреляцию двух потоков данных, причем
последовательность, генерируемая приемником, смещается во времени до момента
совпадения с последовательностью в сигнале спутника. В данный момент код,
генерируемый приемником, соответствует коду PRN спутника. Результирующий сигнал
далее обрабатывается в схеме ФАПЧ, в которой выделяется собственно сигнал
спутника. Изменение фазы при движущемся транспортном средстве проявляется
в изменении расстояния, определяемого приемником.

Приемники GPS подразделяются на одноканальные, которые последовательно
принимают сигнал от отдельных спутников, и многоканальные, которые одновременно
принимают сигналы от нескольких спутников. Многоканальные приемники нуждаются
не только в отдельном канале для каждого спутника, но и в достаточно
быстродействующем процессоре, способном обслуживать все каналы приема.
Преимуществом многоканальных приемников является более высокое отношение
сигнал/шум. Так как принимаемый сигнал квантируется с существенно более высокой
частотой. Недостатком могут оказаться различные значения времени задержки
отдельных каналов, проявляющиеся в статической погрешности определенных
параметров.

Приемник с переключением входов коммутирует сигналы от нескольких спутников
по одному каналу приема. Существует множество решений, отличающихся, главным
образом, ценой - все спутники в одном канале, один канал для двух спутников и т. д.
Более простое схемное решение таких приемников окупается более сложным
программным обеспечением, когда весь процесс переключения содержится
в микропрограммном обеспечении процессора. Приемники данного типа, как правило,
относятся к приемникам GPS более дешевой категории.
Переключаемые входы используются в двух вариантах, отличающихся друг от
друга периодом дискретизации Мультиплексированный канал отличается тем, что для
приема сигнала от каждого спутника выделено одинаковое время, а именно для приема
сигналов L] и L2. Если переключение происходит асинхронно в отношении скоростей
передаваемых сообщений, то принято говорить о переключении канала.

73.5.4	Тенденции развития приемников GPS

Можно констатировать, что габариты приемников становятся все меньше, их
полезные параметры возрастают и цена снижается.

•	Приемники третьего поколения, доступные в настоящее время, миниатюризованы,

обладают очень малой потребляемой мощностью и, следовательно, они являются
переносными, рис. 7.20.

•	Производители разделены, по существу, на две группы: первая выпускает
высокоточные приборы для геодезии и других специальных целей (военное дело,
научно-исследовательские работы), а другая ориентируется на выпуск
специальных навигаторов.

•	В области навигаторов существует тенденция производства приемников с высокой

степенью интеграции. Благодаря массовому производству их цепа невысока
и в настоящее время она уже ниже 100 долл. США.

•	Бурное техническое развитие ожидается в области комбинации спутниковой
навигации и спутниковой связи, когда объединяется непрерывное определение
местоположения с непрерывной передачей информации об этом местоположении.
Этот принцип весьма пригоден для идентификации грузов, контейнеров и т. п.
в рамках центрального учета. Можно предполагать, что навигация GPS будет
существенным образом содействовать созданию действительно комплексной
информационной системы.

•	Маркетинговые анализы показывают, что бурное развитие можно предполагать
и в области коммерческих систем, например, в объединении телефонов GSM
и системы GPS или в производстве персональных миниатюрных систем GPS.

73.5.5	Аппаратные средства системы GPS

в транспортном средстве

В принципе можно отдельную систему GPS можно считать достаточной для
хорошего определения местоположения транспортных средств. В реальных условиях,
когда происходит частичная или полная экранизация одного или нескольких спутников
высокими зданиями, в тоннелях и подъездах, местоположение транспортного средства
будет определено с некоторой погрешностью. Поэтому навигационные системы
в транспортных средствах дополняются другими устройствами, содействующими
повышению точности определения местоположения. Для приложений ITS, особенно
в городах, весьма целесообразным оказывается объединение систем GPS с различными
датчиками движения. Их установка естественно приведет к повышению цены
транспортного средства, и было бы наивным ожидать, что такой системой будут
оборудованы все транспортные средства.
Рис. 7.20 Пример приемника GFS

Датчики в принципе измеряют
положение, раздел 7.3.3, относительно
известной опорной точки, которой
может быть местоположение,
определенное до момента потери
сигнала GPS. В таком случае типичные
датчики измеряют расстояние
и направление. Эти датчики по своему
принципу способны определить
позицию в двухразмерном
пространстве. Ввиду того, что
у датчиков	направления

и местоположения происходит
накопление ошибок, комбинация
с GPS и, тем самым, возможность
калибровки является весьма

желательной. Наиболее часто используемые устройства следующие:

Датчики расстояния: Они могут устанавливаться по одной штуке или парами на
колесах транспортных средств или на приводных устройствах. Точность
измерения составляет от 0,3 до 2 % в зависимости от диаметра колес (давление
воздуха в шинах) и от изменений скорости.

Магнитные компасы: Компасы измеряют направление движения. Опыт
использования компаса в городских условиях с сильными источниками помех
магнитного поля показывает, что погрешность составляет от 2° до 4°. Кроме
того, датчики нуждаются в регулярном контроле в связи с возможным
намагничиванием кузова транспортного средства.

Гироскопы: Гироскопы измеряют отклонения от направления движения
транспортного средства. Погрешность оптических гироскопов не превышает
1-10° в час. Значительно дешевле (и чаще используемые) вибрационные
гироскопы и твердотельные гироскопы, обладающие существенно меньшей
стабильностью и поэтому они нуждаются в регулярной калибровке.

Рис. 7.21

Схема принципиальная навигационной системы GPS, дополненной датчиками
Цифровая карта: Цифровая карта содержит точные координаты перекрестков
и других мест, связанных с изменением направления движения. Эти точки,
благодаря своей высокой точности, служат также для калибровки
навигационных устройств. Точность должна быть достаточной для того,
чтобы определить местоположение транспортного средства на требуемой
улице, а не в соседней.

Обшая схема транспортного средства с датчиками навигации и GPS показана на
рис. 7.21. Первичным навигационным средством является GPS, дополненная системой
датчиков. Чем точнее датчики, тем длиннее может быть интервал калибровки.

Практически во всех транспортных средствах осуществляется измерение расстояния,
которое, кроме того, является относительно точным и долговременно стабильным.
Включение такого датчика в систему выгодно, так как за датчик не нужно платить, потому
что он является стандартной частью оборудования транспортного средства.

Основным и очень важным является вопрос объединения различных неоднородных
датчиков в одну систему. Дело не только в том, что данные различных датчиков,
поставляемых, как правило, различными поставщиками, необходимо фильтровать,
используя подходящие фильтры, но самое главное - каждому датчику необходимо
присудить определенный вес. Система GPS имеет, как правило, наибольший вес

7.3.6 Системы позиционирования, огличные от GPS

До сих пор мы занимались системами, основанными на спутниковой навигации.
Очевидно, что эти наиболее широко используемые системы не являются
единственными. В результате подробного анализа, выполненного в январе 2000 г., было
установлено, что существует приблизительно 380 различных типов систем
позиционирования, используемых для навигации транспортных средств. В 255 случаях
из указанного выше количества систем используется спутниковая навигация с иногда
очень интересной конфигурацией. Примером может служить система Omnitrack
в США, которая использует один спутник для навигации, а второй - для связи.
Поскольку спутниковая навигация обсуждалась в предшествующем разделе, укажем
только те системы, принцип действия ко горых является другим. Из таких систем чаще
всего используется система обратных расчетов (DR — Dead Reckonning), которая
в соответствии с указанным анализом используется в 117 случаях. Примером могут
служить системы GUIDESTAR (Oldsmobil), CARIN (Philips) и ETAC. Все они основаны
на одновременном использовании DR и цифровой карты. Система GPS в данном случае
может быть одним из вариантов.

Из следующих данных вытекает, что в 27 системах используются маяки,
расположенные вдоль дорог. В качестве примера можно привести систему
отслеживания автобусов General Electric Company Marcom Bus Track, которая
используется в двух вариантах: для незаселенной пригородной зоны и щц застроенной
области города. Вариант, предназначенный для пригородной зоны, использует GPS,
а в городе используются только маяки. По аналогичному принципу работает японская
система VICS (Vehicle Information and Communication System).

В области наземных систем, основанных на распространении радиосигнала,
найдены 24 системы. Типичными примерами являются системы DATATRACK, Lo Jack
и QUICKTRACK. Система DATATRACK покрывает сетью 19 радиопередатчиков
Великобритании, но она используется и в Голландии и Аргентине. Для связи
используются частоты 130-150 кГц, а для связи с центром управления используется
диапазон СВЧ. Система LoJack используется для защиты транспортных средств от
угона. Миниатюрный передатчик укрыт в транспортном средстве и как только принято
сообщение об угоне транспортного средства, этот передатчик активизируется по
команде центра управления. Далее транспортное средство идентифицируется
с помощью приемников в автомобилях полиции. Система QUICKTRACK будет описана
в отдельном разделе. В отношении наземных систем необходимо констатировать, что
все более широкое применение находят системы определения местоположения
с помощью сотовой сети, использующие, например, коммуникацию GSM.

7.3.6.1	Система позиционирования QUICKTRACK

Одним из примеров наземной системы позиционирования, основанной на
распространении радиоволн, является система QUICKTRACK [90], которая была
разработана в Австралии и используется в Сиднее (Австралия) в городе Мехико
(Мексика), Стамбуле (Турция) и Чикаго (США). Архитектура системы показана на
рис. 7.22. В данном городе системой может пользоваться множество различных
организаций (курьерский транспорт, охранные агентства, спасательные службы и т. п.).
У каждой из этих организаций имеется собственная рабочая станция, соединенная
с центральным пунктом управления. Рабочая станция передает в центральный пункт
требование следить за определенным транспортным средством. Центральный пункт
с помощью пейджера активизирует передатчик в данном транспортном средстве Его
сигнал принимается тремя или большим количеством базовых станций. Базовая
станция измеряет время приема сигнала, и эта информация передается обратно
в центральный пункт. Он затем на основании разности времен вычисляет
местоположение данного транспортного средства. Информация о местоположении
передается обратно в рабочую станцию.

Рис. 7.22

Блок-схема системы Quicktrack

Важным свойством данной
системы является ее возможность
передавать с помощью пейджера
данные в мобильный блок
и изменять его свойства. Иначе
говоря, эта система обеспечивает
двухстороннюю коммуникацию.

Структура этой системы,
данная распределенной сетью
базовых и мобильных приемо-
передатчиков, может считаться
общей архитектурой наземных
систем позиционирования. Ввиду
высокой стоимости такой
инфраструктуры предполагается
участие в ее создании нескольких
организаций.
Приемопередатчик, используемый в системе, образован двумя основными
составляющими: мобильным приемником и мобильным передатчиком:

Мобильный передатчик: Передатчик передает сигнал с широким спектром частот,
кот орый похож на сигнал GPS с тем только отличием, что в сигнале главного
канала подавлены все сигналы, выходящие за предел полосы пропускания
шириной 2 МГц. Способ модуляции - BPSK. Длина сообщения составляет
511 битов. Несущая частота составляет 400 МГц в Австралии и в Европе,
а 900 МГц в США. Остальные отличия системы от GPS (протокол ALOHA,
метод Frequency Division Multiplexing и т. д.) описаны в литературе.

Мобильный приемник: В отличие от передатчика приемник является узкополосным
(paging) с шириной полосы пропускания 16 кГц. Несущая частота 450-460 кГц
имеет разные значения в различных странах. Скорость передачи данных равна
2 кБод. Приемник пейджера имеет три основных свойства. Первым является
возможность центральной единицы управлять передатчиком. Вторым является
синхронизация передатчика центральным пунктом и третьим — в канале связи
можно передавать данные потребителю.

Опорный радиопередатчик: Он располагается по возможности в самом высоком
месте обслуживаемой области. Идеальной является возможность приема
сигнала этого приемопередатчика всеми базовыми станциями для обеспечения
их синхронизации.

Базовая станция: Базовая станция образована передатчиком пейджера, приемником,
приемником опорного времени и компьютером, который управляет всей
станцией и ведет связь с вышестоящим устройством. Относительно большая
мощность передатчика (около 100 Вт) дает возможность отказаться от
установки передатчика пейджера в каждой базовой станции. Их место
установки определяется условиями распространения сигнала ВЧ. Нормально
один передатчик приходится на четыре базовые станции. Самой сложной
частью базовой станции является приемник, который принимает без
существенной задержки сигнал и содержит схемы компенсации приема
отраженных сигналов. Количество приемников зависит от количества
принимаемых сигналов. Каждая базовая станция имеет, как правило, несколько
таких приемников. Базовая станция синхронизируется с помощью приемника
сигнала опорного времени.

Центральный пункт: Центральный пункт координирует работу приемопередатчиков,
передает сигнал опорного времени для базовых станций и ведет связь
с рабочими станциями пользователя.

Рабочие станции: Рабочие станции пользователя оборудованы компьютером
и обеспечивают передачу и прием сообщений от транспортных средств,
отслеживание их местоположения и идентификацию сигнала тревоги,
передаваемого транспортным средством. Станции с нормальным оснащением
способны непрерывно отслеживать до 200 транспортных средств.

Система может работать в двух режимах: в режиме отслеживания местоположения
транспортного средства и в режиме ожидания сигнала тревоги, передаваемого
транспортным средством.
Отслеживание местоположения транспортного средства:

В данном режиме система выполняет следующие функции:

1.	Если пользователь желает отслеживать определенное транспортное средство, то
он передает его код.

2	Требование передается в центральный пункт с помощью стандартной линии связи.

3.	Здесь проверяется полномочие отслеживать данное транспортное средство.

4.	После проверки центральный пункт дает команду всем передатчикам пейджера
передать сообщение и активизировать выбранный приемопередатчик.

5.	Приемопередатчик, постоянно принимающий все сообщения, декодирует это
сообщение как команду для активи $ации.

6.	Передатчик передает периодически свой сигнал, как правило, в течение 200 мс.

7.	Сигнал принимается всеми базовыми станциями в зависимости от характера
местности и от условий распространения сигнала ВЧ.

8.	Приемник каждой базовой станции определяет точное время приема сигнала.

9.	Информация этого времени передается обратно в центральный пункт.

10.	Поскольку каждая базовая станция синхронизирована, центральный пункт может
определить значения разности времен принимаемых сигналов TDOA (Time
Difference of Arrival) и далее по правилам гиперболической навигации определить
местоположение транспортного средства.

11.	Эта информация передается пользователю, который ее использует по своему
усмотрению.

Режим тревоги:

Приемопередатчики в транспортных средствах содержат также схемы для
активизации сигналов тревоги, например, при угоне транспортного средства или при
ДТП. Операции системы следующие:

1.	После активизации режима тревоги приемопередатчик в течение нескольких сот
миллисекунд передает сигнал вместе с данными тревоги. Сигнал не
синхронизирован, так как передатчик пейджинга не был активизирован.

2.	Сигнал обрабатывается всеми базовыми станциями, которые были способны его
принять. В каждой станции имеется специальный приемник, выделенный только
для приема сигналов этого типа.

3.	Приемник определяет время и частоту принимаемого сигнала и эти данные
передает обратно в центральный пункт.

4.	Центральный пункт определяет местоположение транспортного средства
и передает соответствующую информацию данному пользователю.
Xi рактеристики системы

Таблица 7.12 Характеристики системы Qiucktrack

Параметр	Значение		  Примечание
Точность определения местоположения	30 м при вероятности 90 %	В городах из-за отражений сигнала точность составляет около 100 м
Покрытие территории	90%	
Емкость системы	60 000 определений местоположения в час	
Количество базовых станций	До 150 (не более)	В большинстве городов достаточно иметь 30 станций

Сравнение с GPS

Таблица 7.13 Сравнение системы Quicktrack с GPS

Преимущества	Недостаки
 Мощность и количество базовых станций можно выбрать по характеру местности и требуемому покрытию	 Система Quicktrack нуждается в инвестициях в инфраструктуру
 Антенну можно расположить на скрытом месте в отличие от GPS, где это привело бы к ухудшению приема сигнала	 В отличие от GPS количество пользователей ограничено из-за необходимости двухсторонней связи с пользователем
 Поскольку сигнал является относительно сильным, его трудно маскировать. Для маскировки необходима мощность порядка кВт	 Покрывать этим сигналом большие и удаленные территории неэкономично
 Система обеспечивает передачу информации транспортным средствам без необходимости создания другого коммуникационного канала	 Система не дает информацию о высоте.
 Приемник проще и дешевле приемника GPS и он легче устанавливается в транспортном средстве.	

7.3.6.2 Позиционирование с полющею датчиков - Етлк

Примером системы, основанной на использовании датчиков и цифровой карты,
может служить система Etak, которая представляет собой одну из наиболее старых
систем позиционирования. Она была введена в эксплуатацию уже в 1985 году. Система
лицензирована ь США фирмой General Motors Corporation, фирмой Bosch в Европе
и Clarion в Японии. Следовательно, система Etak использует датчики и обеспечивает
отслеживание местоположения транспортного средства на карте при дополнительном
использовании GPS. Блок-схема системы показана на рис. 7.23.

Система образована следующими составляющими:

Компас: Определяет направление движения транспортного средства по отношению
к магнитному полю Земли. Его точность обусловлена наличием металлических
предметов вблизи компаса, а также

Комиш

Рис. 7.23

Блок-схема системы Etac

намагничиванием	кузова

транспортного средства.

Инклинометр:	Следующей

погрешностью магнитного компаса
является погрешность магнитного
наклонения. Она появляется во время
движения транспортного средства по
наклонной дороге, когда на компас
воздействует	вертикальная

составляющая магнитного поля Земли.
Данную погрешность можно
компенсировать измерением магнитного
наклонения с помощью инклинометра.

Датчики на колесах: Датчики
установлены на колесах или на осях и
их основной задачей является
измерение пройденного расстояния.
Другая возможность заключается

в использовании выхода стандартного измерителя пройденного расстояния.

Данные карты: Ввиду наличия ошибок при измерении с помощью датчиков
необходимо осуществлять калибровку местоположения транспортного
средства, что в случае системы Etac осуществляется с помощью цифровой
карты и специального алгоритма, отслеживающего положение транспортного
средства на карте. Картографические данные одновременно позволяют вывести
часть карты и местоположение транспортного средства на дисплей.

Дисплей: Дисплей отображает актуальную ситуацию для водителя. Система Etak
использует карты системы HUMM (Heading-up; Moving Мар), которая
отображает карту всегда в направлении движения транспортного средства

Интерфейс GPS: В случае позиционирования с помощью датчиков даже при
использовании самых качественных датчиков может наступить момент, когда
транспортное средство «потеряется» В таком случае необходимо восстановить
исходное положение путем его введения в карту. Более совершенным способом
коррекции положения является использование GPS.

Навигационный компьютер: Компьютер обрабатывает все выходные сигналы
датчиков, вычисляет значения направления положения и, кроме того, использует
алгоритмы отслеживания для уточнения положения транспортного средства на
карте. Он одновременно выводит соответствующую информацию на дисплей.

Принцип действия системы Etac:

1	•	После активизации системы необходимо в первую очередь задать местоположение

транспортного средства. Это можно сделать вручную или с помощью GPS.

2.	Затем навигационный компьютер принимает выходные сигналы компаса
и инклинометра и определяет направление движения.

3-	Выходные сигналы датчиков, установленных на колесах, используются для
расчета расстояния.
4	Выходные сигналы направления и пройденного расстояния служат для расчета
местоположения транспортного средства.

5	Информация о погрешности датчиков может быть использована для дополнительного

уточнения местоположения и вычисления вероятной погрешности СЕР.

6.	Расчетное положение сопоставляется с цифровой картой, и в случае однозначных

результатов можно уточнить новые исходные позиции для датчиков. В случае
Etac для проверки и отслеживания местоположения транспортного средства на
карте используются результаты следующих тестов:

•	Находится сегмент дороги вблизи расчетного местоположения с учетом
погрешности СЕР?

•	Совпадает направление дороги с существующим до сих пор направлением
движения?

•	Соответствует связь этого сегмента с предыдущим сегментом, который
пройден транспортным средством?

•	Удовлетворяет только данный сегмент вышеуказанным условиям?

•	Совпадает прошлая и текущая позиции точно с сегмен гом карты?

7.	Если позиция удовлетворяет всем вышеуказанным тестам, то очень вероятно,
что местоположение транспортного средства является правильным и можно
задать новое исходное положение для датчиков и снова вычислить погрешность.
В противном случае необходимо выбрать метод коррекции.

8.	Позиция указана на карте и если она не соответствует действительности, то
необходимо задать новое исходное положение вручную. При использовании
системы GPS новое положение определяется автоматически.

Характеристики системы

Таблица 7.14 Характеристики системы Etac

Параметр	Значение	Примечание
Точность определения местоположения	15 м	Дана с точностью цифровой карты
Покрытие территории	100%	Система не использует внешних устройств
Емкость системы	Количество пользователей не ограничено	
Потеря положения	Приблизительно, один раз на 1600 км	

Сравнение с GPS

Таблица 7.15 Сравнение систем Etac и GPS

Преимущества	Недостаки
 Очень хорошее покрытие и в городах	 Значительно дороже, чем GPS
 Возможность автономной навигации	 Требует точной цифровой карты
 Более высокая точность, чем точность GPS в режиме SA	 Если транспортное средство «потеряет» свое положение, последнее находится автоматически, как и в случае GPS
	 Пользователь должен задать исходное положение для инициализации системы
Рис. 7.24

Блок-схема системы с маяками

7J.6.3 Система маяков

В принципе речь идет о маяках, расположенных вдоль дорог, которые в большинстве
случаев передают сигнал ВЧ. Инфракрасные сигналы используются редко. В транспортном
средстве установлены бортовые единицы OBU (On Board Unit), способные вести связь
с маяками. Единицы OBU действуют в качестве активных или пассивных
приемопередатчиков. В Европе для передач данного типа стандартизирован диапазон 5,8 ГГц.

В качестве примера можно привести
систему, внедренную в Сиднее в 1992
году, которая имеет следующее
назначение: она служит в качестве
информационной системы д ля автобусов
и в качестве системы отслеживания
и определения времени проезда
транспортных средств, что используется
для управления светофорами (СФ).
Блок-схема системы дана на рис. 7.24.

Система образована следующими
элементами:

Маяки: Они располагаются на
стратегических местах транспортной
сети рядом с дорогами. Система в Сид нее
использует несущую частоту 150 МГц.
Модуляция - частотная с шириной
полосы пропускания 16 кГц, скорость
передачи 512 бит/с. Маяк образован

приемником и передатчиком. Мощность последнего находится в пределах от 0,1 до
10 мВт. Указанной мощности соответствует малая дальность действия. С другой
стороны, возможность регулирования мощности ограничивает взаимные помехи,
создаваемые маяками, расположенными близко друг к другу. Маяк периодически
передает слово активизации в форме: старт биты, биты синхронизации, код
идентификации маяка и требование передачи определенного типа данных.
Транспортное средство отвечает маяку сигналом аналогичного формата.

Приемопередатчик: Бортовая единица OBU располагается на подходящем месте
в транспортном средстве и содержит приемный и передающий блоки. Каждая
единица имеет свой собственный идентификационный номер. В случае
автобусов этот номер можно изменять. Единица OBU отвечает после ее
активизации сигналом маяка.

Система управления СФ: Управление СФ не связано с созданием инфраструктуры,
предназначенной для определения местоположения транспортных средств,
и в данном разделе оно напоминается только для того, чтобы показать,
насколько важно определение местоположения для городского менеджмента,
и продемонстрировать, каким образом можно передавать обратную
информацию центральному пункту управления с помощью систем управления
СФ. Если данные о положении невозможно включить в систему управления
СФ, то необходимо создать инфраструктуру связи, которая обеспечит передачу
от маяка в пункт управления. Для управления транспортом в городе Сиднеи
была использована система SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System),
у которой путем изменения программного обеспечения удалось передавать
в пункт управления информацию о местоположении транспортных средств.

Центральный блок: Он образован компьютером системы SCATS, который содержит
программу для определения местоположения транспортных средств. Способность
управления системы SCATS существенно улучшена тем, что можно отслеживать
время движения, количество остановок и продолжительность стоянки каждого
транспортного средства, оборудованного единицей OBU. На основании них
ланных модифицируются временные параметры процесса управления.

Информационные дисплеи: На остановках автобусов установлены дисплеи,
с помощью которых пассажиры получают информацию о времени, остающемся
до прибытия автобуса, или о времени его запаздывания. Эта информация
существенным образом содействует увеличению популярности городского
общественного пассажирского транспорта.

Консоль оператора: На карте показаны местоположения отслеживаемых
транспортных средств и по требованию можно выделять транспортные средства
определенных категорий или направлений движения.

Принцип действия системы, основанной на маяках

1.	После достижения позиции единица OBU принимает требование на активизацию,
включая идентификацию маяка. После этого она передает закодированную информацию.

2.	После принятия маяком сообщения становится известным, где в данный момент
находится транспортное средство.

3.	Маяк подтверждает принятие сообщения.

4.	После этого информация передается в центральный пункт, который изменяет в своем

запоминающем устройстве информацию о местоположении транспортного средства.

Свойства системы

Таблица 7.16 Характеристики системы с маяками

Параметр	Значение
Точность определения местоположения	50 м
Основные ограничения	В данный момент времени можно обрабатывать сигнал только одного транспортного средства
Покрытие территории	Очень малое, зависит от положения маяков

Сравнение с GPS

Таблица 7.17 Сравнение систем с маяками и GPS

Преимущества	Недостатки
 Очень хорошее покрытие и в густой застройке	 Дороже, чем GPS
 Единица OBU является очень дешевой  и в условиях массового производства она дешевле, чем GPS	 Местоположение определяется только в окрестности маяка
 Может использовать (в случае необходимости) инфраструктуру для управления СФ	 Действует только на дорогах, оборудованных маяками
7.3.6.4 Сотовые системы позиционирования

Определение позиции с помощью сотовых телефонных систем (CTS) является
очень перспективным, несмотря на то, что они практически пока не очень
используются. Перспектиьность систем объясняется тем, что количество таких
систем быстро увеличивается, в результате чего снижается цена связи для конечного
пользователя. Система основана на создании сези ячеек, которые покрывают всю
территорию, причем в центре тяжести этих ячеек находятся базовые станции,
принимающие и передающие сигналы мобильных телефонов. Схема CTS показана
на рис. 7.25.

Мощность мобильных

Рис. 7.25

Схема сотовой сети

телефонов является достаточно
большой для того, чтобы вести
связь с базовыми станциями
и в случае отсутствия прямой
видимости между ними, но
одновременно достаточно малой,
чтобы не создавать помехи более
удаленным ячейкам. Это дает
возможность использовать
одинаковые частоты в различных
точках сотовой сети при
одновременной экономии энергии
источников питания мобильных
телефонов. Размеры ячеек зависят
от используемой частоты, а также

от характера местности.
В свободном пространстве вокруг
городов радиус ячейки может

составлять около 30 км, в городах - около 5 км и в местах с густой застройкой -
только 1 км. Размеры ячеек далее обусловлены количеством абонентов, использующих
с определенной вероятностью одновременно телефон.

Преимущества определения местоположения с помощью CTS:

•	Можно использовать уже созданную инфраструктуру, что существенно снижает
капиталовложения.

•	Сотовые системы имеют и используют выделенные диапазоны частот.

•	В местах с малым покрытием существует естественная тенденция увеличивать
число ячеек.

CIS обеспечивает двухстороннюю связь.

Принципиальные недостатки системы CTS, используемой в качестве системы
позиционирования, вытекают из того, что при разработке системы не учитывались
требования навигационных систем. Сказанное касается, в частности, следующего:

Система CTS разработана так. что в базовых станциях выводятся данные,
необходимые только для работы телефонов.
•	Ширина полосы пропускания меньше оптш 1ального значения, необходимого для

систем определения местоположения транспортных средств с высокой точностью.

В последние годы в развитии CTS проявляются тенденции принять во внимание
требования, предъявляемые системами определения местоположения транспортных
средств, причем эти тенденции становятся все сильнее.

В принципе существует несколько способов определения местоположения с помощью CTS:
Сила сигнала: Техника измерения основана на определении силы поля сигнала в точке
приема. В свободном пространстве измерение силы поля сигнала может быть
относительно точным. Проблемы появляются в городах, где бла! одаря
неравномерному распространению сигнала может оказаться, что сигнал,
поступающий по более длинному пути, сильнее сигнала, поступающего по
более короткому пути.

Направление приема: Этот способ основан на использовании более размерных
антенн, позволяющих определить направление, из которого поступает сигнал.
Антенна может иметь параболическую форму, однако чаще используются
системы малых антенн с электронным управлением.

Измерение фазы: Измеряется фаза сигнала несущей частоты, однако измерения трудно
синхронизировать, так как нет однозначного опорного сигнала, относительно
которого проводится измерение.

Измерение времени: Самый простой метод, заключающийся в измерении времени
приема данного сигнала. Время приема является функцией только расстояния,
благодаря чему метод значительно точнее метода, основанного на измерении
силы поля сигнала.

Из выше перечисленных методов самым перспективным является метод измерения
времени. Благодаря этому большинство современных сотовых систем, как например,
Global System Mobile (GSM), используют Qualcomrs Code Division Multiple Acces
(CDMA) и обеспечивают бульшую ширину полосы пропускания, чем обеспечивали
прежние системы. Ширина полосы одного канала составляет 200 кГц, в то время как
предшествующие аналоговые системы имели ширину всего 25 Гц. Это можно
приблизительно интерпретировать как десятикратное повышение точности
определения местоположения.

В качестве примера системы, определяющей местоположение, приведем систему
GSM, которая сильно расширена в Европе, Австралии и в других странах и все больше
принимается в США. При определении местоположения в сотовой системе можно
в принципе использовать два подхода: локальное определение и центральное
определение. При локальном определении местоположения мобильный телефон
обрабатывает данные базовых станций и в случае центрального определения
центральная станция обрабатывает сигнал мобильного телефона. Локальные системы
обладают рядом преимуществ, из которых можно указазь отсутствие необходимости
устанавливать дополнительное оборудование базовых станций и, не в последнюю
очередь, повышение интимности пользователя, так как информация о местоположении
доступна только в его телефоне. С другой стороны, центральные системы могут
определять позиции всех мобильных телефонов без необходимости их
дополнительного технического оснащения.

В случае использования метода измерения времени в локальном режиме
позиционирования местоположение определяется с помощью гиперболического алгоритма,
мянугого выше. Мобильный телефон сравнивает моменты принятия сигнала от трех
базовых станций. Поскольку известны их координаты, можно осуществить точное
педеление местоположения. При центральном определении местоположения необходимо
измерять момент принятия сигнала данного телефона на трех базовых станциях, где
используется гиперболический алгоритм. Следующей возможностью является измерение
времени распространения сигнала от базовой станции к телефону и обратно.

Местное определение положения с помощью GSM

Схема системы дана на рис. 7.26. Система состоит из следующих составных частей:

Базовая станция: Самое простое решение базовой станции состоит из передатчика
сигнала частотой 900/1800 МГц и антенны. Несущая частота модулируется
сигналом данных при использовании метода GMSK (Gaussian Minimum Shift
Key). Это эффективный метод, позволяющий достичь скорости передачи 270 833
Бод при ширине полосы пропускания канала 200 кГц. Однако для определения
местоположения этот способ модуляции не является оптимальным Протокол
GSM является очень сложным и поэтому предполагается упрощенный вариант,
когда базовая станция будет передавать регулярные посылки длиной 64 бита,
которые будут включены в синхронизирующий импульс, передаваемый
с периодом 20 мс. Такая специальная последовательность значительно короче
собственной последовательности системы GPS и может быть использована
в системах определения местоположения.

Мобильная единица: Как было сказано выше, базовая станция передает специальную
последовательность битов с постоянным периодом. В нормальном режиме эта
последовательность служит для установки параметров канала, которые могут
отличаться от оптимальных. В случае мобильных систем большой проблемой
является многопутное распространение сигнала по разным грассам, что часто
может нарушить технические параметры системы. Модуль после установки

Рис. 7.26

Архитектура системы для
локального определения
местоположения

характеристик канала позволяет
подавлять многопутный прием.
Такое подавление является
необходимым и в случае
определения местоположения, так
как без него показатели системы
были бы очень низкими. Поэтому
в самых простых системах GSM
для определения местоположения
используется специальная
последовательность или время
поступления этой последова-
тельности от разных базовых
станций. Используется метод
корреляции принимаемой
последовательности с ее
известным образцом.

Для	определения

местоположения необходимо
измерить время поступления сигнала хотя бы от трех базовых станций. По выходному
сигналу всех каналов можно непосредственно определить разность времени
принимаемых сигналов. Другой способ заключается в переключении одного приемника
на прием сигнала нескольких базовых станций. Приемник регистрирует в ЗУ время
поступления сигнала от первой базовой станции, затем переключается на прием сигнала
следующей станции и опять регистрирует время поступления сигнала и т. д. После
этого для вычислений используются значения времени, хранимые в запоминающее
устройство.

Синхронизация: Предшествующее описание систем исходило из предположения, что
базовые станции взаимно синхронизированы. Однако существующие системы
не нуждаются в синхронизации. Они работают в режиме псевдосинхронизации,
которая является достаточной для целей GSM, однако, которая не пригодна
для определения местоположения. Поэтому придется изменить базовые
станции, используя, например, следующие методы:

•	Передача информации времени, получаемой от приемника GPS,
установленного на каждой базовой станции.

•	11спользование точного источника информации времени, например атомных
часов.

•	Передача информации текущего времени от базовых станций к мобильному
приемнику, используя для этой цели, например, канал пейджера GSM. Такой
метод не нуждается в точной синхронизации всех базовых станций.

Централизованное определение местоположения с помощью GSM

Рис. 7.27 Архитектура системы
централизованного определения
местоположения с помощью GSM

Архитектура централизованной
системы показана на рис. 7.27.
Система состоит из следующих
частей:

Мобильная единица: Так же, как
и базовая станция, мобильная
единица передает данные,
используя модуляцию GSM.
Несущая частота также равна 900/
1800 МГц, хотя и несущие частоты
для направления автомобильной
единицы к базовой станции
немного отличаются от частот
передачи в обратном направлении.
И в этом случае передается
специальная последовательность,
состоящая из 41 бита, во время
установления	связи

с вышестоящей станцией. В общих
чертах передача эквивалентна
передаче базовой станции.
Сточки зрения систем позиционирования здесь имеются определенные отличия:

•	Поскольку система GSM использует дуплексный канал связи, она может
в данный момент иметь связь только с одной базовой станцией. Обмен
данными времени также осуществляется только между этими станциями.

•	Мощность передачи мобильной единицы составляет приблизительно 2 Вт.
В случае систем позиционирования необходимо систему снабдить
регулятором мощности, используемым во время, когда мобильная единица
находится вблизи базовой станции. Базовая станция дистанционно снизит
мощность единицы GSM для того, чтобы избежать интерференций
с сигналами остальных единиц. Такое мероприятие положительно
сказывается на точности определения местоположения.

•	Система GSM использует принцип TDMA (Time Division Multiple Acces),
который дает возможность использования одинаковой частоты
максимально шестью единицами в пределах одной ячейки. Передача
каждой единицы сдвинута по времени: первая единица передает
в течение интервала 577 мкс, затем передает вторая единица в течение
такого же интервала времени и т. д. После переключения всех восьми
единиц последовательность передач повторяется. С точки зрения систем
позиционирования это значит, что единица будет отслеживаться только
в течение одной восьмой времени, что приведет к снижению
потенциальной точности, но, с другой стороны, можно будет
отслеживать восемь единиц.

Базовая станция: Для определения местоположения по гиперболическому методу
необходимо, чтобы в измерении участвовало несколько базовых станций,
которые измеряют время поступления специальной последовательности битов.
Это может быть реализовано и в том случае, если мобильная единица ведет
связь с одной базовой станцией.

В случае измерения времени передаваемого и принимаемого сигналов
мобильная единица должна иметь связь с базовой станцией. Последняя в этом
случае измеряет интервал времени между принимаемым сигналом
и собственной шкалой времени. При предположении, что мобильная единица
синхронизирована принимаемым сигналом времени базовой станции, можно
осуществлять измерения общего времени с момента передачи до момента
приема сигнала на базовой станции. Система GSM позволяет использовать
этот метод, называемый ТА (Time Advance), однако этот метод используется
только для одного бита, что является недостаточным при определении
местоположения.

BSC центр коммутации: (Base Station Switching Center) прямо соединяет несколько
базовых станций. Как показано на рис. 7.27, система не гарантирует, что все
базовые станции в пределах дальности действия мобильной единицы будут
соединены с одним центром BSC.

CPS централизованная система для определения местоположения: (Central
Positioning System) непосредственно соединена с компьютером MSC
и обеспечивает расчет местоположения на основании разностей времени
принятия сигнала и на основании известных параметров базовых станций.
Синхронизация: Синхронизация необходима только в случае гиперболической
навигации, основанной на измерении времени на пути «базовая
станция - мобильная единица - базовая станция».

Принцип локальной системы позиционирования GSN простой: после включения
мобильной единицы устанавливается связь с ближайшей базовой станцией
и осуществляется передача всей основной информации (позиция станции,
синхронизация). Потом начинается измерение разности времени TDOA остальных
станций. Эти значения разности времени используются для вычисления
местоположения.

Работа центральной системы позиционирования сложнее. Сначала CPS получает
требование на определение местоположения определенной мобильной единицы.
В требовании указывается, как часто должно определяться местоположение единицы
(один раз в минуту) и в течение какого времени (в течение трех суток). CPS задает
центру MSC вопрос, где в данный момент находится мобильная единица. После
получения этой информации активизируются все ближайшие базовые станции, которые
будут измерять разность времени. Измеренные данные поступают обратно в CPS, где
производится расчет местоположения мобильной единицы.

Характеристики системы

Таблица 7.18 Характеристики системы позиционирования GSM

Параметр	Значение
Точность определения местоположения	От 50 м до 100 м (локальная система позиционирования может быть потенциально еще точнее, так как она может проводить измерения непрерывно без необходимости дорогостоящей инфраструктуры)
Покрытие территории	Зависит от топологии сети, можно предполагать 95 %

Сравнение локальной системы с GPS

Таблица 7.19 Сравнение системы локального позиционирования GSM с GPS

Преимущества		Недостатки	
	Очень хорошее покрытие и в густонаселенной зоне		Покрытие только там, где создана сеть базовых станций
	Цена дополнительной функции позиционирования незначительна по сравнению с ценой собственно системы GSM		Точность определения местоположения ниже точности DGPS
	Мобильный телефон используется и для других целей		
Сравнение централизованной системы с GPS

Таблица 7.20 Сравнение системы центрачъного позиционирования GSM с GPS

Преимущества	Недостатки
 Вероятность ошибок, вызванных помехами и интерференцией ниже, поскольку речь идет о центрльном определении местоположения	 Ограничение количества одновременно обслуживаемых мобильных единиц
V Система может использоваться и для других приложений ITS и не нуждается в дополнительной линии связи	 Точность определения местоположения ниже, чем в случае DGPS
 Мобильный телефон не нуждается в изменениях, цена для пользователя является очень низкой		 Потенциальные проблемы с охраной личных данных пользователя

7.4	НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ

Как было сказано в предшествующих разделах, спектр систем, используемых для
определения местоположения, очень широкий. Поставляемые устройства отличаются
друг от друга комфортом, обуславливающим и широкий диапазон цен. Пассивные
навигационные устройства дают возможность наводки i ранспортного средства к точке
назначения, не имеют сведений о фактической ситуации на дорогах, в результате чего
может случиться, что транспортное средство направляется в области с заторами.
Невозможно учесть и моментально закрытые дороги. Недостатком этих систем
является необходимость постоянно покупать актуальную карту.

Указанными недостатками не страдают активные системы, которые направляют
транспортное средство в реальном времени и в зависимости от фактических условий. Их
недостатком является необходимость создания относительно сложной инфраструктуры,
а также возможность обслуживания только ограниченного количества транспортных средств.

7.4.1	Пассивные навигационные системы

Наиболее простой навигационной системой является управляющий компьютер
с CD-ROM и дисплеем в транспортном средстве. Водитель указывает место назначения,
и транспортное средство направляется по данным GPS и цифровой карты по маршруту,
выбираемому водителем. Система может предложить самый короткий маршрут,
наиболее быстрый маршрут, причем часто можно также задавать маршрут без оплаты
проезда. Маршрут указан на карте и сопровождается речевой информацией
синтезатора. Разумеется само собой, что можно изменять масштаб карты
и ориентировать ее на север или в направлении движения. Уточнение местоположения,
определяемого с помощью GPS, осуществляется с помощью коррекции, производных
°т Движения транспортного средства по актуальной карте или по установленным
Датчикам, если транспорт ное средство ими оборудовано. Карты стран и планы городов
находятся на носителе CD вместе со множеством других данных, как например,
информация о гостиницах, достопримечательностях, ресторанах, бензозаправочных
станциях и т. п. Следовательно, система реагирует на моментальные условия в сети
(заторы, дорожные работы и т. д.). Пример комплекта навигационного устройства
CARIN 522, поставляемого фирмой Philips, дан на рис. 7.28.

Рис. 7.28 Навигационная система CARIN 552 фирмы Philips

Основные технические данные:

Таблица 7.21 Технические параметры CARIN 522

Параметр	Значение
Возможность приема ТМС	Да
Количество языков	9 (выбор мужского или женского голоса)
Количество вариантов расчета маршрута	4 (включая объезд пунктов взимания платы за проезд)
Возможность введения альтернативного маршрута	Да, например, при наличии заторов
Формат дисплея, количество цветов	Формат 16: 9, 9 цветов
Объем памяти мест назначения	100
База данных информации	45 объектов (гостиницы, парковки и т. д)

Аналогичным образом оснащена навигационная система фирмы Pioneer AVIC 50 S,
рис. 7.29.

Таблица 7.22 Технические параметры A VIC 50 S

Навигационный компьютер	CPU 32-bit RISC процессор, CD-ROM с двойной скоростью, датчик направления движения
Размеры дисплея	27, 7 х 5, 2 х 17, 4 (ш. х гл. х в.), неотражающий свет, быстро вынимается для защиты от кражи
Антенна GPS	Монтаж на крыше, в багажнике или на бампере
Дистанционное управление	Инфракрасный свет с джойстиком
Операционная система и картографическая документация	На носителе CD-ROM
Введение места назначения	Алфавитно-цифровой дисплей или из ЗУ мест назначения По виду интереса । вокзал 1, по адресу
'—	С/без автомагистралей
Расчет маршрутов	Учитывает запрет движения, например, грузовых автомобилей Учитывает однонаправленное движение можно задавать запретные области
	- Речевое (реальный мужской/енский голос), возможность выбора синтетического голоса  - Визуальное: карта, векторы (с грелки), гибридное (стрелки и карта)
Ведение по маршруту	Гибридные: ^	***-+•’•*  X	Л  j	р-  Векторные:  "’Я-*?! — 	  Автоматическое увеличение масштаба при приближении к псрскрссгкх  — Вывод перечня улиц на дисплей
Возможности отображения карты	Прокрутка карты  Увеличение - 66 ступеней  Направление на север или в направлении движения
Дополнительные функции	Выбор расчета местоположения по GPS или Мар Matching (алгоритм отслеживания по карте в случае отказа GPS)

С точки зрения оптимизации транспортного менеджмента, более выгодным
является интерактивная система, описанная ниже, когда водитель вводит место
назначения и транспортное средство передает активно информации о положении,
скорости движения и т. п.

7.4.2	Навигационные системы, реагирующие
на фактические условия движения

Вышеописанные системы были основаны на точной навигации. Однако она могла
оказаться негодной в случае возникновения заторов на трассе, по которой водитель
движется. Проблема могла появиться и при дорожных работах и других препятствиях
движению, которые невозможно отразить в цифровой карте. Тогда может случиться,
что транспортное средство направляется как раз в место, в котором наблюдаются
транспортные проблемы. Поставщики навиг анионных систем стараются эти проблемы
решить. В принципе существуют два способа решения:

а)	Использование информации RDS -TMC.

6)	Интерактивное направление транспортного средства в место назначения.

7	 tC; мы	315
Рис. 7.29

Комплект навигационных устройств Pioneer

Более простым является
использование информации RDC-TMC.
Практически это означает, что
водитель задает место назначения
и компьютер производит оптимизацию
маршрута. Если на пути появятся
проблемы типа ДТП, заторы и т. п., то
эта информация передается
в транспортное средство и водитель
может эту информацию учесть.
В таком случае вычисляется новый
обходной маршрут без проблем.
Такие устройства в настоящее время
поставляются несколькими

поставщиками.

Интерактивная навигационная система несколько сложнее и нуждается в создании
инфраструктуры в виде устройств связи на короткие расстояния (DSRC),
расположенных вдоль дороги RSDU (Road Side Unit), и транспортное средство должно
быть оборудовано приемником и передатчиком. Транспортное средство, находящееся
вблизи RSU, ведет с помощью DSRC связь с маяком, которому сообщает место
назначения. Вышестоящая вычислительная система активно составляет оптимальный
маршрут для отдельных транспортных средств. Эти сложные с технической точки
зрения системы были реализованы с положительным результатом.

7.5

ВОЗДЕЙС :тву ЮЩ 4Я

НА ТРАНСПОРТНЫЙ ПОТОК

Навигационные системы, которыми мы до сих пор занимались, воздействовали на
индивидуальное транспортное средство, так как соответствующая аппаратура
находилась в транспортном средстве. Очевидно, что пока не все транспортные средства
оборудованы такими навигационными устройствами и вероятно ими не будут
оборудованы даже в будущем. Для воздействия на весь транспортный поток
используются системы, описываемые в следующем разделе.

7.5.1	Навигационная система TFNS

(Traffic Flow Navigation System)

Транспортный поток, т. е. все транспортные средства, направляется с помощью
дорожных знаков. Знаки имеют характер запрета или приказа. Также используется
знак отклонения движения. В таких случаях используются управляемые дорожные
знаки с призмами. Управление знаками осуществляется, как правило, с помощью
радиосигнала, причем они передают в центр управления сигнал подтверждения
состояния, в котором находятся (в которое они были переведены).

Возможности использования TFNS широкие. Типичным примером может быть
закрытие тоннеля, для которого предварительно предусмотрен объезд с управляемым
Рис. 7.30

Система изменения маршрута
движения TFNSS

знаком «Схема объезда». Аналогичным
является пример закрытия центра i орода
в случае наличия смога. При направлении
транспортных средств на объездные
маршруты всегда необходимо обозначить
весь маршрут объезда вплоть до точки
возврата на прежнюю трассу. Также
целесообразно изменить направление
преимущественно с помощью светофоров.
Из сказанного вытекает, что речь идет об
относительно сложной телематической
задаче. На рис. 7.30 показан пример
направления транспортных средств
из автомагистрали в случае серьезного
ДТП, препятствующего проезду по
автомагистрали.

На рис. 7.31 показано практическое
применение навигационных систем на
автомагистрали вблизи Мюнхена[93].
Крупные информационные табло при
нормальных условиях транспорта
находятся в состоянии покоя, т. е. без
дополнительной информации (первый
рисунок). Если в прямом направлении
появляется колонна, то система
управления может направлять
транспортные средства по объездной

трассе, как показано на втором рисунке.

На рис. 7.32 показан более простой способ использования управляемых дорожных
знаков. Ситуация проще благодаря тому, что речь идет о решении в одном месте.
И в этом случае система, управляющая транспортными знаками, вероятно является
составной частью городской системы управления транспортом.

Рис. 7.31

Практический пример навигационной системы


Рис. 7.32 Изменение направления движения транспортных средств с помощью

управляемых дорожных знаков

7.6	ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Навигационные системы являются важной составной частью телематических
систем. Они используются как в области управления городским транспортом, так и при
управлении транспортом на автомагистралях. Дальнейшее развитие тесно связано
с постоянным усовершенствованием спутниковой навигации.
СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОННОЙ
ОПЛАТЫ НА
ТРАНСПОРТЕ

8.1	Архитектура систем
электронной оплаты
на транспорте EFC...........320

8.2	Основная классификация

систем EFC..............322

8.3	Технологии связи

в системе EFC...........323

8.4	Сравнение разных технологий

электронной оплаты EFC..336

8.5	Контрольные системы......337

8.6	Примеры удачного применения

систем электронной оплаты
в Европе и в мире.......343

8.7	Заключение...............355

8
Системы электронной оплаты EFC (Electronic Fee Collection) уже давно
используются во многих странах для оплаты транспортных операций, т. е. платы за
пользование дорогами транспортными средствами определенных категорий, например,
только в случае грузовых автомобилей, масса которых превышает определенный
предел, или, когда необходимо оплатить за проезд всех транспортных средств. EFC
является не только источником дохода в случае оплаты за предоставляемые услуги,
но и эффективным регулятором, так как можно использовать прогрессивные тарифы,
заключающиеся в многократном увеличении платы, если водитель едет, например,
в центр города и не пользуется городским общественным транспортом. Аналогичным
примером является взимание платы за проезд через автотранспортный тоннель. Вопрос
электронного сбора платежей является актуальным и в Чешской Республике, так как
предполагается взимание плата за пройденное расстояние, а не только повременный
тариф. Сказанное касается, в первую очередь, грузовых автомобилей, масса которых
превышает 12 т, автомобильных дорог и автомагистралей протяженностью до 700 км [ 116].

8.1	АРХИТЕКТУРА СИСТЕМ
ЭЛЕКТРОННОЙ ОПЛАТЫ НА
ТРАНСПОРТЕ EFC

Дискуссия непрофессионалов, касающаяся электронной оплаты, в большинстве
случаев сосредотачивается на технологии оплаты: GPS или DSRC. Однако практически
никто не принимает во внимание то, что эти технологии служат только как средство
осуществления процесса в то время, как основой решения является реализация всей
архитектуры системы.

Интегральная система электронной оплаты EFC - это принятая платформа, которая
стандартизирована на уровне стран ЕС в рамках рабочей группы CEN ТС278
Составной частью группы стандартов, разработанных рабочей группой WG1
«Electronic Fee Collection», являются методы обмена информацией об электронном
платеже как между отдельными транспортными операторами (субъекты,
предоставляющие платные транспортные услуги), так и между отдельными системами
платежа (финансовые учреждения)[94]. На рис. 8.1 показана интегральная концепция
EFC, которая в английской литературе называется «пентагонской концепцией».

«Пентагонская» концепция EFC

Рис. 8.1
Интегральная система EFC по данной концепции состоит из следующих частей:

Клиент - устройство в автомобиле, расчетная карта

Клиент (User) - это лицо, которое пользуется платными услугами, предоставляемыми
оператором услуг. Клиент имеет как кредитную карту, так и техническое
оборудование в автомобиле.

Расчетная карта - это единственная позиция, которая связана непосредственно
с клиентом, так как только клиент ее может использовать и только он оплачивает
ее стоимость. Система EFC позволяет клиенту использовать расчетную карту
и в некотором количестве других автомобилей.

Устройство в автомобиле связано фактически с единственным транспортным
средством, так как оно в нем установлено. Только в момент введения расчетной
карты устройство связано с клиентом. Основным назначением устройства
в транспортном средстве является передача информации от расчетной карты
к устройству сбора, расположенному на дороге, или с помощью сети сотовой
связи — к устройству сбора за пределами дороги.

Поставщик услуг - служба

Поставщик услуг (Service Provider) — это общество, предлагающее платные услуги.
В случае сбора платежей за использование транспортной инфраструктуры речь
идет, как правило, об обществе, которое является владельцем транспортной
инфраструктуры, обеспечивает ее ремонт и ухаживает за ней. В случае парковки
речь идет, как правило, об обществе, которое является владельцем паркомест.

Издатель - издатель электронных расчетных карт

Издатель (Issuer) несет полную ответственность за издание расчетных карт и за
безотказную работу считывателя в автомобиле. Прибыль от издания расчетных
карт он перечисляет через оператора-сборщика, который по действующим
правилам передает выручку провайдерам платных услуг. Издатель связан
с клиентами посредством финансового посреднического учреждения, которое,
как правило, обеспечивает распределение и продажу электронных расчетных
карт клиентам. В случае, если поставщик услуг примет стандартные кредитные
карты, то издателем является организация, издающая эти карты.

Оператор сбора - финансовое общество

Оператор сбора (Clearing Operator) обеспечивает сбор платежей и управляет
трансакциями нескольких провайдеров услуг. Оператор сбора осуществляет
также взаимные расчеты между отдельными провайдерами. В случае принятия
стандартных кредитных карт оператором-сборщиком является общество,
осуществляющее данный перевод.
Финансовый посредник - посредническое общество

Финансовый оператор (Collection Agent) продает и распределяет изданные расчетные
карты. В случае систем, не использующих расчетные карты, оператор
направляет счёт-фактуры и взимает месячные задолженности за использование
транспортной инфраструктуры или собирает предоплату за эти услуги. Через
финансового посредника издатель электронных расчетных карт поддерживает
связь с клиентом.

Описанная «пентагонская» концепция EFC не является технической схемой, она
представляет собой информационную и концептуальную модель. В концептуальную
модель можно включить обе нижеописанные технические концепции системы EFC (DSRC
и GSM). К рис. 8.1 следует прибавить две позиции, которые также связаны с системой
EFC. Первой позицией является независимый наблюдатель (Trusted Third Party), который
во многих странах представлен государственной администрацией. Речь идет
о министерстве транспорта, министерстве финансов или об организации, уполномоченной
правительством. Независимое государственное учреждение отвечает, в частности, за
контроль правильной работы и безопасности EFC. Кроме того, в обязанности этой
организации входят лицензионное делопроизводство, хранение информации
о передвижении лиц, а также юридические аспекты трансакций в рамках системы EFC.

Следующей позицией, связанной с рис. 8.1, является оператор надсмотра
(Enforcement Operator), который отвечает за розыск и наказание лиц, злоупотребляющих
информацией о передвижении водителей или другой конфиденциальной информацией,
полученной ими с помощью системы EFC.

Весьма важной составной частью «пентагонской» концепции EFC является
определение интерфейса (interface) между описанными позициями системы EFC.
Стандартные интерфейсы между отдельными составляющими системы являются
причиной невозможности совместной работы системы EFC в рамках ЕС и открывают
новые возможности для изготовителей компонентов систем EFC.

8.2	ОСНОВНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
СИСТЕМ EFC

Системы EFC можно разделить по конфигурации мест сбора платежей или по
количеству обслуживаемых ими полос движения многополосных автомагистралей.

По конфшурации мест сбора

Открытая система EFC, в рамках которой клиенты, пользующиеся транспортной
инфраструктурой, оплачивают услуги только в одном месте, а именно, при
въезде в платное пространство. В начале платной зоны расположена станция
сбора, которая обеспечивает передачу информации между устройством,
установленным в автомобиле (OBU - On Board Unit), и устройством,
установленным на дороге (RSE - Road Side Equipment). Информации
передаются только один раз, а именно в момент, когда автомобиль проезжает
около станции сбора.
кпытая система, в которой клиент определенной категории платит за проезд
в платной зоне, т. е. плата считается от места въезда автомобиля в платную
зону до места его выезда из платной зоны. Передача информации между
устройством в автомобиле и устройством на дороге осуществляется дважды,
т. е. при въезде в платную зону (входная станция сбора) и при выезде из нее
(выходная станция сбора). Это значит, что въезд в платную зону и выезд из нее
возможны только через устройства сбора.

По количеству полос движения

Однополосная система сбора, в которой транспортные средства специально
направляются на отдельные полосы движения, которые отделены друг от друга
бетонной или стальной конструкцией.

Псевдомногополосная система сбора, в которой предполагается, что движение
транспортных средств осуществляется по нескольким полосам, однако
транспортные средства не будут в массовом порядке переезжать с одной полосы
на другую. Ввиду того, что полосы в данной системе физически не отделены
друг от друга, псевдомногополосная система должна реагировать на ситуации,
когда транспортное средство время от времени переезжает с одной полосы на
другую.

Многополосная система выбора (двухполосная система является наиболее простым
и, вероятно, наиболее часто встречающимся вариантом), в которой не
определены никакие требования, предъявляемые к проходящим транспортным
средствам, обеспечивает удобный проезд множества автомобилей и не вызывает
замедление транспортного потока. Однако многополосная система
с технической точки зрения будет намного сложнее, чем два вышеописанных
варианта, так как необходимо учитывать все возможные поперечные
перемещения транспортных средств.

8.3	ТЕХНОЛОГИИ СВЯЗИ В СИСТЕМЕ EFC

В мире до настоящего времени реализованы три основные технологии связи
в системе EFC:

DSRC (Dedicated Short Range Communication): Технология передачи получила название
по связи на короткие расстояния (DSRC), при которой осуществляется передача
между RSE и блоком OBUS в транспортном средстве. Связь осуществляется
в микроволновом или инфракрасном диапазонах.

CSM/GPS (Global System for Mobile Communication/Global Positioning System): Для
определения местоположения и пройденного расстояния используется система
GPS, причем для передачи в центр можно, но необязательно, использовать
технологию GSM.

LSVA (аббревиатура швейцарской системы): Технология основана на весьма
интеллектуальном OBU, которое отсчитывает расстояние по электронному
тахографу и может вводить коррекции расстояний с помощью GPS.
8.3.1	DSRC

(Dedicated Short Range Communication)

8.3.1.1	Техническое описание

Система DSRC использует физический вход, оборудованный каналом радиосвязи
(инфракрасной связи IR) и обеспечивает связь между автомобилем и физическим входом
выбора. Устройство связи системы DSRC может быть установлено на физическом входе
(как правило, в виде портала), рядом с дорогой или непосредственно между отдельными
полосами. Турникет с устройством DSRC содержит обычно антенную систему
и устройство для детектирования и определения местоположения транспортных средств
въезжающих в платную зону. На рис. 8.2 показана блок-схема системы EFC, основанная
на принципе DSRC. Из рисунка видно, что коммуникационный протокол содержит две
линии передачи информаций. Через DSRC ведут взаимную коммуникацию блоки OBU
(On Board Unit, обозначаемая также как ОВЕ) и RSE (Road Side Equipment - устройство
на дороге), которые обмениваются данными об электронной идентификации
транспортного средства, данными классификации транспортного средства и т. д. Далее
передаются финансовые данные или только ID (идентификационный номер) между
электронной расчетной картой и центром управления финансовой информацией в RSE.
Передача осуществляется в обоих направлениях, так как каждый финансовый перевод
должен быть другой стороной подтвержден.

Оператор связи собирает данные из блоков RSE и обеспечивает их безошибочную
передачу оператору выбора (см. «пентагонскую» архитектуру EFC,/?uc. 8.1). В случае
содействующей системы EFC оператор связи осуществляет роуминг «roaming» между
несколькими операторами выбора.

Финансовый перевод реализуется несколькими способами в зависимости от
используемой системы устройства в транспортном средстве. Самые прогрессивные
системы предполагают применение стандартных расчегных карт как например, «VISA
карта». В таком случае финансовый перевод полное гью аналогичен банковской операции
в банковском автомате. В менее прогрессивных системах предполагается использование
специальной карты, аналогичной карте, используемой, например, в телефонных аппаратах.

Устройство в дороге

Рис. 8.2 Схема системы сбора платежей на базе DSRC
Рис. 8.3

Пример реализации RSE (слева) и OBU (справа) с расчетной электронной
картой

Рис. 8.4

Пример блока OBU

Клиент в специальных магазинах
покупает карту и использует ее до
исчерпывания всех единиц. Потом
покупает новую карту. В некоторых
системах EFC используется метод
последующей оплаты «post
payment», при котором потребитель
использует электронную карту
только в качестве иденфикационного
устройства, и один раз в месяц на
свой адрес он получает счет
с месячной суммой оплаты.

Каждый водитель обязан купить
блок OBU и установить его
в автомобиле для того, чтобы он мог

осуществлять электронный платеж.

Блок представляет собой
малогабаритный аппарат для считывания карт, который просто крепится на ветровом стекле
автомобиля. Электронная карта вставляется в аппарат. Когда водитель проезжает около
места сбора, то он платит за данную услугу электронным путем, а следовательно, он
автоматически записывается в вышеописанный «post payment».

Аппарат OBU принимает радиосигнал или сигнал в диапазоне инфракрасного света
(IR). Если расчетная карта содержит нужную финансовую сумму, то она с карты
автоматически вычитается. Платеж анонимной электронной картой гарантирует личный
комфорт водителей. В случае метода «post payment» обеспечение личного комфорта
водителей является более сложным. С полученными данными необходимо обращаться
с такой же дискретностью, как и в случае прочей финансовой информации, что исключает
возможность любым образом следить за передвижением водителей по системе EFC
Данные также нельзя использовать по другому назначению, как например, измерение
скорости. Разумеется, что используемый радиосигнал системы DSRC не должен мешать
работе любых других электронных приборов, и его частота была выбрана так, чтобы она
Не создавала помех работе мобильных (сотовых) телефонов, переносных персональных
компьютеров и т.д. Частота сигнала для Европы1 стандартизирована и равна 5,8 ГГц.

США в это время была узаконена частота 5, 9 ГГц.
Устройство

RSI

Эл€*К1 ронная оплат Ja nptn-Ji

Рис. 8.5 Основной принцип реализации ЕТС

расположено над или рядом
с полосой проезжей части
дороги. Технология передачи
информации и детектирования
автомобиля должна работать
надежно и в том случае, если
скорость автомобиля
превышает допустимое
предельное значение. Принцип
реализации физических
автоматов сбора дан на рис. 8.5,
где изображена двойная
система для ручного платежа
(на левой полосе), и ЕТС на
правой полосе дороги
(ЕТС - electronic tool collection).

Первый портал в направлении движения дает возможность идентифицировать
’ транспортное средство и даже определить его тип. На следующем портале

осуществляется связь с транспортным средством и одновременно осуществляется
контроль с помощью системы контроля за исполнением финансового перевода. Если
финансовый перевод осуществлен успешно, то транспортное средство переезжает без
остановки на третью зону. В случае неосуществления финансового перевода
транспортное средство останавливается вертикальным шлагбаумом.

Подробное изображение антенной системы радиопередачи дано на рис. 8.6.

Рис. 8.6 Подробное изображение антенных систем, расположенных

над проезжей полосой контрольно-пропускного пункта

8.3.1.2	Принцип работы

Принцип работы автомата выбора EFC обычно основан на существовании трех
турникетов. На первом турникете укреплен датчик (лазерный, сканирующий,
инфракрасный) детектирования прохождения транспортного средства. Здесь также
осуществляется классификация транспортных средств - двухколесные, легковые
автомобили, грузовые авюмобили, грузовые автомобили с прицепом и т. д. Второй
турникет осуществляет исполнение финансового перевода с помощью блока связи
RSE с OBU. Транспортное средство въезжает в данное пространство и если оно
оснащено блоком OBU (On-Board Unit), то осуществляется связь между данным блоком
и блоком связи RSE. Одновременно очень быстро должен быть осуществлен контроль
платежа, причем еще до момента подъезда транспортного средства к третьему
турникету, когда электронный финансовый перевод уже должен быть выполнен.

J Если транспортное средство не оснащено системой OBU или, например, OBU имеет
дефект, то связь не устанавливается. Несмотря на это, второй турникет сигнализирует
проезд транспортного средства. Если отсутствует информация о том, что платеж был
осуществлен электронным путем, то при прохождении транспортного средства участка
оТ второго турникета к третьему передается третьему турникету сигнал, который
фиксирует передний номерной знак. Одновременно передается сигнал первому
(второму) турникету, который фиксирует задний номерной знак. Данные переднего
и заднего номерных знаков сравниваются и на основании этого устанавливается
вероятная идентификация транспортного средства. Затем собственнику транспортного
средства по идентифицированному номерному знаку посылается месячный
счет-фактура за использование транспортной инфраструктуры.

8.3.1.3	Передача информации в инфракрасном диапазоне

Постоянно увеличивается значение DSRC как системы, основанной на принципе
передачи информации в инфракрасном диапазоне. Передача между транспортным средством
и устройством на дороге осуществляется с помощью инфракрасного сигнала.
Преимуществом системы IR является низкая цена датчиков и, главное, очень высокая скорость
передачи. Последняя доходит до 10 Мб/с в то время, как микроволновая система имеет
меньшую скорость, составляющею около 500кб/с. Само собой разумеется, что более высокая
скорость дает возможность передачи и гораздо большего количества информации.

Следующим преимуществом является очень малое затухание сигнала при его
прохождении через металлизированное стекло, используемое в большинстве
современных автомобилей. В отличие от последнего сигналы микроволновой передачи
имеют большое затухание и поэтому готовятся переговоры с передовыми
изготовителями автомашин об обеспечении неметаллизированной области ветрового
стекла (так называемое, «окно в окне»).

Недостатком передач IR, в частности, является отсутствие европейских стандартов,
что непосредственно ведет к несовместимости с остальными системами. Несмотря
на это, представители Австрийского института стандартизации обратились
к европейскому институту CEN/TC 278 с документом N 1102 «High-speed
DSRC-Physical layer using infrared at 850 пш» с просьбой начать процесс
стандартизации. Чешская делегация на заседании в Осло поддержала эту точку зрения.

Несмотря на эти убедительные преимущества, система IR пока ь Европе не принята.
Наоборот, система IR используется в Японии не только для оплаты за проезд по
Дорогам, но также для онлайн навигации транспортных средств, для рассылки
сообщений о состоянии транспортной инфраструктуры и т. д. Широкое применение
этой связи наблюдается и в других азиатских странах и в Бразилии.

8.3.1.4	Система контроля

Для обеспечения необходимой функции контроля незаплативших за проезд
водителей используется видеокамера CCTV с цифровой записью снимков передней
или задней частей автомобиля. В большинстве случаеь цифровое изображение далее
обрабатывается техникой автоматического распознавания номерных знаков. Цифровые
записи пока могут вызывать осложнения с точки зрения законодательства.
8.3.2	GPS-GSM (Global Positioning System/Global

System for Mobile Communication)

8.3.2	1	Техническое описание

В то время, как система DSRC работала с реальной инфраструктурой, созданной
контрольно-пропускными пунктами вдоль дороги, система GPS работает
с виртуальными пунктами сбора платежа. Последние созданы и записаны в OBU и если
транспортное средство проезжает по данному участку дороги, который
идентифицирован с помощью GPS, то время проезда, в случае необходимости, и другие
информации записываются в OBU.

Следовательно, система EFC основана на использовании спутниковой навигации
(GPS/GNSS), а также технологии сотовой мобильной сети (GSM). Однако спутниковая
навигация имеет свои технические ограничения, например, в густозастроенных
районах городов и в тоннелях. В мае 2000-го года американская сторона прекратила
модулировать полезный сигнал сигналом помех, который вводился по стратегическим
соображениям, в результате чего точность определения местонахождения увеличилась
до ±30 м. Сборы собираются в пунктах виртуальных турникетов платежа. Данные
турникеты исполняют функцию физических порталов, однако, они хранятся только
в запрограммированных таблицах в OBU. Если транспортное средство проезжает через
виртуальный пункт, то осуществляется финансовый перевод. Платежный приказ можно
реализовать непосредственно тем, что информация о проезде через виртуальный пункт
передается посредством GSM или эта информация записывается на
микропроцессорную карту и дополнительно обрабатывается.

GSM - это цифровая сотовая система мобильной связи на базе европейских
стандартов. Несмотря на то, что большинство сетей GSM в Европе уже создано, нужно
предполагать, что использование сетей GSM для нужд EFC приведет к расширению
сети базовых станций наряду с ростом требований к повышению пропускной
способности и к созданию дополнительных взаимных соединений базовых станций.

GNSS (Global Navigation Satellite System) - это общеизвестная аббревиатура,
означающая систему автоматического определения местоположения транспортного
средства с помощью спутниковой системы. GPS (Global Positioning System) - это
конкретная реализация, выполняющая функцию, которая стандартизирована
и используется на коммерческой основе. В связи с системой EFC предполагается
создание европейской навигационной системы GALILEO, которая должна стать
системой спутниковой навигации и связи европейского значения. Реализацию этой
системы можно предполагать не ранее 2010-го года. Принципы действия систем GPS
и GALILEO одинаковы.

На рис. 8.7 показана общая схема системы EFC на базе GNSS/GSM.

Технология, основанная на установке контрольно-пропускных пунктов (DSRC)
для микроволновых передач, стандартизирована, включая требования, предъявляемые
к устройству в автомобиле. Технология, основанная на виртуальных контрольно-
пропускных пунктах (GNSS/GSM), разрабатывается многими производителями
и испытывается, например, на автомагистрали А555 в Германии. Однако процесс
стандартизации системы, управлением которой занимается CEN/WG1, продвигается
очень медленно и пока не завершен.

Система EFC, основанная на этом принципе, пока не реализована ни в одной
стране мира.
интерфейс взаимодействия

Рис. 8.7 Схема системы электронного сбора платежей на базе GNSS/GPS

83.2.2 Описание принципа действия

Описание работы системы EFC, основанной на принципе GNSS/GPS:

Детектирование транспортного средства осуществляется с помощью сигналов,
принимаемых хотя бы от четырех из 24 спутников системы GPS. Местоположение
транспортного средства сравнивается с положением виртуальных пунктов сбора
в начале и в конце платной дороги. Пункты сбора хранятся в запоминающем
устройстве OBU в автомобиле.

При любом проезде через область пунктов сбора OBU отображает требуемую
сумму и вычитает ее из электронной расчетной карты или система регистрирует
движение гранспортного средства для последующей оплаты «post payment»,
осуществляемой, например, один раз в месяц. У этих систем можно предполагать
как предоплату, так и оплату после использования услуг, например, в форме
месячного счета-фактуры. В этом отношении важно, чтобы данные, хранимые
в OBU, нельзя было отделить от автомобиля.

Оплата осуществляется неточно во время проезда через пункт сбора, но она задержана
на время, необходимое для передачи информации. Оплату можно реализовать
с помощью линий GSN или с помощью связи электронной карты с дистанционным
считывателем расчетных карт OSCME (Off-line Smartcard Management Equipment).

Для каждого технического решения системы EFC следует определить уровень
надежности и безопасности выполнения операции платежа. При предположении, что
система EFC должна быть совместимой в рамках Европы, требования по надежности
и безопасности следует решать системным подходом. В первую очередь, следует ввести
защиту передаваемых данных с помощью криптографических кодов. Далее следует
создавать архитектуру системы EFC целиком с данной степенью безопасности и надежности.
Ьольше всего проб тем ожидается при соединении технологий GNSS/GSM и DSRC.

8-3.2.3 Система контроля

Система дополнительного сбора платежей с необслуженных автомобилей
принципе не отличается от контроля в системе DSRC, кроме физического контроля
полицией, при котором предполагается остановка транспортного средства и контроль
OBU при использовании радиосвязи с устройством контроля. Для дистанционного
контроля следует создать систему пунктов наблюдения, которые будут иметь
возможность считывания OBU, а также возможность снятия номерных знаков.
Плотность таких пунктов, которые конечно образуют специальную инфраструктуру,
зависит от конкретного проекта. Данному вопросу следует уделять большое внимание,
так как неудовлетворительная или «редкая» система контроля может уменьшить
значение всего процесса EFC.

8.3.3	Швейцарская система LSVA

В данном разделе описывается швейцарская система оплаты за проезд грузовых
автомобилей, которая была внедрена с 1-го января 2001 года [117]. Доводом более
подробного описания данной системы является то, что Швейцария однозначно решила
ввести эту систему и стала таким образом первой страной в Европе, где на уровне
государства было принято такое однозначное решение. Ввиду того, что Швейцария
не является членом ЕС, не принимались во внимание все рекомендации и предписания,
действующие в странах Европейского Союза.

8.3.3	Л Способ платежей

Современное законодательство разрешает въезд на территорию Швейцарии
только фургонам с полуприцепом и грузовым автомобилям с максимально-допустимой
массой 28 тонн. Для автомобилей пока служит оплачиваемый временной купон.
С начала 2001 года максимально допустимая масса была увеличена до 34 тонн, а с 2005
года - даже до 40 тонн.

Оплата за перевозки касается только грузовых автомобилей с допустимой массой
более 12 тонн. Размер оплаты определяется путем умножения общей протяженности
пройденного пути в Швейцарии (в километрах) на допустимую массу (в тоннах).
Полученные тонно-километры (далее т-км) умножаются на коэффициент, который
учитывает уровень эмиссии. Следовательно, платить необходимо не за использование
выделенных дорог, а за проезд определенного расстояния.

Для установления размера сбора не имеет принципиального значения фактическая
масса автомобиля, определение и контроль которой являются сложными с технической
точки зрения, а максимально допустимая масса автомобиля. Такой подход
одновременно также должен увеличить Эффективность перевозок, так как перевозчики
должны стремиться отправлять только полностью нагруженные автомобили
и ограничить перегон порожних автомобилей.

Для наглядности расчет размера оплаты графически изображен на рис. 8.8.

Размер платежа
для грузовых
автомобилей

Расстояние,
пройденное
в Швейцарии

Вес авто-
мобиля
с прицепом

Коэффи-
циент
эмиссии

Рис. 8.8 Расчет размера оплаты
коэффициенты эмиссии, определенные в зависимости от уровня эмиссии, следующие:

। категория (соответствует Euro 0)_____2.	0 сантимов за тонно-километр

2 категория (соответствует Euro I)______1. 68 сантимов за тонно-километр

3 категория (соответствует Euro II и III) 1. 42 сантимов за тонно-километр

Несколько примеров расчета сбора для автомобилей различной массы и различной
категории эмиссий, прошедших одинаковое расстояние, дано в нижеследующей таблице:

Коэфф, эмиссии [CHF. 10~2/км]_				Расстояние, пройденное в Швейцарии [км]		С(юр за допустимую массу автомобиля и припепа [CHF]		Размер сбора [CHF]
"1	2	3						
2,00			X	300	X	грузовой автомобиль без прицепа	х 18	108,-
	1,68		X	300	X	грузовой автомобиль с прицепом	хЗО	151,20
		1,42	X	300	X	грузовой автомобиль с прицепом (37 т)	х 34	144,84

От платы за транспортные услуги освобождены определенные специальные категории
транспортных средств. Конкретно речь идет, например, об иностранных автобусах
и некоторых транспортных средствах спасательных служб. Льготы иностранным автобусам
предоставляются с целью поддержки туристических поездок, так как оплата их проезда
будет и впредь определяться в зависимости от количества пройденных километров.
Автобусы будут оплачивать только суточный или месячный тариф.

8.33.2 Принцип взимания сбора за проезд

Принцип взимания сбора за проезд отечественных транспортных средств
отличается от принципа оплаты проезда иностранных автомобилей. Доводом является
то обстоятельство, что отечественные автомобили в обязательном порядке оснащены
бортовым блоком OBU (On Board Unit) в то время, как иностранные автомобили могут
быть и не оборудованы устройством OBU. Для заграничных транспортных средств
надо было обеспечить такую систему, которая без какой-либо дискриминации даст
им возможность пользоваться сетью дорог Швейцарии.

Швейцария — это страна со значительным уровнем транзитных перевозок, что
является одной из причин введения платы за транспортные услуги. Поэтому все
граничные переходы будут оборудованы соответствующими техническими
устройствами для реализации платежей EFC. На рис. 8.9 показана сегь главных дорог
и граничные переходы.

Отечественные транспортные средства

Получение данных

Все отечественные транспортные средства должны быть оборудованы электронным
ортовым блоком OBU. По сравнению с устройствами, доступными на мировом рынке,
Речь идет об относительно сложном (и, следовательно, дорогом) устройстве. Это
Меняется не только тем. что для измерения пройденного расстояния используются



8 Системы электронной оплаты на транспор гр.

331
две технически
независимые системы:
(электронный тахограф
и спутниковая
навигация), но
и стремлением
обеспечить
европейскую
совместимость, так как
блок дает возможность

связи и с радиомаяками

Рис. 8.9 Сеть наземных дорог с указанием	с о

f ТТ; „	в диапазоне 5,8 ГГц.

граничных переходов Швейцарии	~

Г	г	г	Основой для

отсчета пройденных
километров является электронный тахограф, работа которого проверяется с помощью
системы спутниковой навигации GPS. При въезде в страну передатчик, расположенный
над проезжей частью дороги, с помощью системы микроволновой связи активирует
(DSRC - Dedicated Short Range Communication) режим регистрации пройденного
расстояния (см.рис.8.10). После выезда из Швейцарии блок OBU выключается,
и расстояние, пройденное за границей, в нем не регистрируется.

Следовательно, оплачивается проезд не только по выбранным дорогам, но и по всем
дорогам в Швейцарии. Это обстоятельство является большим преимуществом системы,
так как водители не могут избегать платежа, используя объездные дороги, что имеет
место в случае установки платежных турникетов только на выбранных дорогах.

Недостатком данной системы является необходимость оборудования всех
транспортных средств достаточно сложными устройствами OBU и их соединения
с электронным тахографом. Блок OBU можно вплоть до 2004 года получить бесплатно
от государства. После этого срока за блок уже придется платить. Его цена в настоящее
время составляет около 1000 швейцарских франков. Единственным расходом,
связанным с блоком OBU, является его установка в автомобиле, которая зависит от
типа автомобиля. Стоимость установки составляет в среднем 500 швейцарских
франков. Монтаж и демонтаж блока могут производить только уполномоченные
фирмы. Блок также оснащен контактной системой защиты, которая его выключает

в случае недозволенного вмешательства, например, при попытке установить
в автомобиле краденный блок. Все подобные действия (включая присоединения
и отсоединения кабелей) записываются в запоминающее устройство.

Рис. 8.10 Принцип связи DSRC на пограничном переходе
Выпускаемые новые автомобили будут уже на заводе-изготовителе оборудованы
белями, необходимыми для присоединения OBU, чем будут сведены до минимума
Утраты и время, необходимое для установки блока.

(присоединение и oi соединение
iranTV. Хозяин автомобиля обяза

регистрация данных

Информация о пройденном расстоянии в километрах и об остальных параметрах
припепа) выводится из OBU на микропроцессорную
а регулярно, например, один раз в месяц, передавать
данные, записанные в карте, в центральное управление путем пересылки своей карты

по почте или путем передачи соответствующих данных электронным путем (Интернет).
Центральное управление проверяет правильность данных и определяет размер сбора.
Блок-схема этой трансакции приводится на рис. 8.11.

Рис. 8.11 Архитектура системы передачи данных по всей цепи

Бортовой блок (On-Board Unit)

На передней панели бортового блока OBU расположены довольно большой
дисплей, шесть кнопок для работы с меню, три кнопки для специальных функций
(в настоящее время работает только одна из них: присоединение прицепа), диод,
сигнализирующий нормальную работу, и кнопка ручного переключения режима работы
при пересечении границы (рис. 8.12 и рис. 8 13). Последняя используется в тех случаях,
если по техническим причинам не устанавливается связь DSRC, которая активирует

On-Board Unit - общее решение

Рис. 8.12
На задней панели блока OBU (со стороны стекла автомобиля) расположены четыре
ряда светодиодов, которые предоставляют лицам вне автомобиля (например, полиции или
работникам таможни) информации о состоянии OBU. Речь идет об информации о том,
что блок OBU активирован, что зарегистрирован прицеп, что была осуществлена передач?
данных на границе. Эти диоды создают хорошо разборчивые символы и служат для
оптического контроля вне автомобиля. Такой простой контроль имеет большое значение,
так как он не нуждается в особом техническом оснащении и позволяет контролировать
большое количество автомобилей и с относительно большого расстояния.

Кроме передатчика и приемника для
связи (DSRC) в микроволновом диапазоне
5,8 ГГц блок содержит также приемник GPS
с антенной. Антенна установлена в коробке
OBU. Однако, система GPS служит только
в качестве дополнительного средства для
контроля правильности данных. Эта
система контролирует, произошло ли
переключение режима работы при
пересечении границы, причем пограничные
пункты заданы в виде таблицы векторов.
Она также может проверять, действительны
ли данные, выдаваемые тахографом. Если
бы, например, произошло умышленное

Рис. 8.13	нарушение функции тахографа или

Общий вид OBU	кабельных соединений, то разница данных

приведет к обнаружению проблемы. Связь
с внешними устройствами осуществляется в инфракрасном диапазоне.

Данные, касающиеся транспортного средства, т. е. данные об его категории оплаты,
вводятся с помощью микропроцессорной карты. Владелец автомобиля или его водитель
также отвечают за декларацию прицепа. Последнее можно осуществить с помощью
микропроцессорной карты данного прицепа, путем выбора из заранее составленного
списка прицепов или вручную с помощью клавиатуры и технической спецификации.
В случае неправильного задания начинает мигать светодиод сигнализации состояния
OBU, а также светодиод в правой части панели OBU.

Иностранные транспортные средства

Иностранные транспортные средства также могут использовать OBU. Это устройство
выгодно купить и установить в том случае, если транспортное средство часто пересекает
швейцарскую границу. Преимущество в таком случае заключается в удобном оформлении
пересечения границы, которое осуществляется путем простого активирования блока OBU
во время проезда через границу. Если транспортное средство, приезжающее из заграницы,
не оборудовано данным блоком, то способ оплаты зависит от того, знает ли водитель
точный маршрут, который он затем должен соблюсти, или хочет ли ехать свободно.

Тем не менее, при первом въезде в Швейцарию водитель обязан заполнить
в таможне анкету, на основании которой он получает идентификационную
микропроцессорную карту с данными его транспортного средства, которые
необходимы для расчета сбора. Идентификационную карту, полученную при первом
въезде в страну, водитель может использовать при всех последующих въездах.
В каждой таможне также находится терминал, который после введения
тификанионной карты считывает хранимые на карте данные. Терминал в виде
и,л о шкафа оснащен клавиатурой и большим дисплеем.

УзК £СЛИ водитель знает свой маршрут на территории Швейцарии, то он может
нествить предоплату за свой проезд и сэкономить, тем самым, время длительной
стоянки в таможне при выезде из страны. Он введет в терминал свою
микропроцессорную карту с данными о транспортном средстве, с помощью клавиатуры
оН задает весь планируемый маршрут (путем выбора из списка предварительно
заданных мест) и получает квитанцию, которую он оплачивает таможенникам
наличными или расчетной картой (рис. 8.14).

Рис. 8.14 Принцип оплаты за проезд транспортных средств, неоснащенных
блоком OBU

Если водитель не хочет или не может указать свой маршрут, то он должен ввести
в терминал показание тахометра. Он получит квитанцию с идентификационными данными
транспортного средства, показанием тахометра при въезде в страну и незаполненной
колонкой для записи показания тахометра при выезде из страны. Эту колонку водитель
заполняет при выезде из страны и одновременно платит за проезд (соответствие данных
показанию тахометра может быть предметом выборочного контроля).

Общим правилом в случае систем электронного платежа является выполнение
тщательного контроля, так как в противном случае система становится недостоверной.
Необходимо отметить, что в большинстве систем EFC расходы на систему контроля
представляют собой существенную часть общей суммы расходов на систему EFC
в целом. В случае швейцарской системы контроль обеспечивается органами полиции
и таможни. Отечественные транспортные средства, оборудованные блоком OBU, будут
контролироваться по символу, отображаемому светодиодами за ветровым стеклом
автомобиля. Иностранные автомобили будут подвергаться выборочному контролю
полицией. Правильность данных может проверить и работник таможни.

S.3.3.3

Заключение

Вышеописанная система электронной оплаты за транспортные услуги,
предоставляемые грузовым автомобилям, является первой европейской комплексной
оистемой, которая находится в процессе внедрения. Она, как и другие системы
электронного платежа, имеет свои преимущества и недостатки. Ее внедрение
в усл°влено тем, что в Швейцарии точно сформулирована политика телематики,
которой именно системы EFC занимают первое место.

со еСК0ЛЬК0 Удивительно то, что правительство решило не ждать решения своего северного
еДа, Германии, где вопрос платежа за проезд грузовых автомобилей в настоящее время
очень актуален. С другой стороны, важно то, что в системе учтен европейский процесс
стандартизации, в результате чего в ней обеспечены необходимые условия содействия.

8.4	СРАВНЕНИЕ РАЗНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
ЭЛЕКТРОННОЙ ОПЛАТЫ EFC

Естественно, что каждая из используемых технологий имеет свои преимущества
и недостатки. При сравнении систем их нельзя оценивать только с технической или
технологической точек зрения, но, самое главное, необходимо учитывать
экономические возможности реализации системы и окупаемость вложенных средств.
В табл. 8.1 показаны отдельные виды деятельности, вытекающие из «пентагонской»
архитектуры в зависимости от отдельных технологий.

Таблица 8.1 Архитектура «пентагонской концепции»

Части системы EFC по "пентагонской концепции"	DSRC	GNSS/GPS	LSVA
Финансовый посредник	Оператор сети EFC	Мобильный оператор	Услуги почты, Интернет
Издатель	Оператор сети EFC или другое уполно- моченное общество	Мобильный оператор	У полномоченная организация
Оператор сбора	Банковское общество	Банковское общество или сам мобильный оператор	Банковское общество
Клиент	Блок в автомобиле, расположенный, как правило, под зеркалом заднего вида	Блок, вез роенный в автомобиле	Блок, встроенный в автомобиле
Поставщик услуг	Управляющий или владелец порталов DSRC	Управляющий или владелец виртуальных порталов	У полномоченная организация

В следующей таблице (табл. 8.2) показаны основные преимущества и недостатки
отдельных технологий EFC:

Таблица 8.2 Сравнение отдельных технологий

Технология	Преимущества	Недостатки
DSRC	-	Дешевое OBU в автомобиле (цена не более 2000 Кч)  -	Завершена стандартизация (несмотря на это, существующие системы N, F, I несовместимы)  -	Широкое применение в Европе  -	Гарантированная возможность сотрудничества при использовании стандартов CEN  -	Возможность применения для легковых автомобилей  -	Использование для других телематических функций, например, ограничение заторов, прогрессивная оплата при въезде в город	-	Дорогая инфраструктура RSE  -	Возможность покрытия только выбранной сети дорог  -	Необходимость создания новой сети связи  -	Жесткие требования к передаче данных (выявление неплательщиков)  —	Повышенная уязвимость системы
табл. 8.2

[ 	  GPS/GSM	_ Дешевая инфраструктура (нет необходимости в RSE)  _ Интеграция с другими услугами мобильных операторов  _ Можно покрыть всю сеть связи  Прочность системы	-	Более дорогое OBU в автомобиле (ценаприбч 10000 Кч)  -	Без GSM невозможно изменять параметры таблиц  (коэффициенты оплаты) в OBU  -	Незавершенная стандартизация  -	Не используется в Европе  -	Для контроля за  неплательщиками нужно создавать специальные контрольные пункты, что повысит стоимость инфраструктуры
lsva	-	Возможность сотрудничества с DSRC  -	Досконально продуманная система  для отечественных и иностранных автомобилей  -	Реальное внедрение в масштабе всей страны	- Система нестандартизирована - Стоимость OBU около  30000 Кч  - Основано на базе цифрового тахографа

8.5	КОНТРОЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Назначением контрольной системы является сведение до минимума неплатежа за
проезд. Неплатеж может быть намеренным и ненамеренным. Ненамеренный неплатеж
может иметь место, например, при отказе OBU, при котором водитель был готов
заплатить за проезд. В случае намеренного неплатежа речь идет об обмане. В качестве
примера можно привести случай, когда водитель умышленно задает неправильные
параметры OBU, например задает более низкий тариф, или когда водитель закрывает
OBU, в результате чего невозможно осуществить отсчет.

Создание хорошо действующих контрольных систем является абсолютной
необходимостью, ибо самая совершенная система EFC теряет важность, если
обнаружено, что проводимый контроль не является последовательным. Говорят, что
один проигранный судебный процесс с неплательщиком может привести под сомнение
всю систему электронного платежа.

Контрольные системы можно разделить на два основных класса:

• мобильные,

стационарные (фиксированные).

8.5.1	Мобильные контрольные системы

На практике используются оба вида контроля причем у каждого из них имеются
свои преимущества. Доводом использования мобильных систем является обеспечение
ольшей гибкости и меньших расходов. Преимущество заключается также в том, что
водители, которые умышленно не заплатили, например, путем объезда контрольного
пункта по дороге более низкой категории, не знают, где их могут контролировать
поэтому они не могут подготовиться к контролю.

Наиболее простым примером мобильной контрольной системы является
ОГ5тИт^еиски^ патруль, контролирующий автомобили. Он проверяет работоспособность
и данных об прошедших трансакциях, снимаемых с микропроцессорной карты
мощью собственного считывателя. Если OBU не оснащен микропроцессорной
картой, то у него должна быть другая возможность сбора данных, записанных на карте.
Автомобиль полиции должен иметь связь с центром, где данные можно проверить.
Однако этот метод не является очень эффективным. Более эффективным было бы
останавливать только те автомобили, у которых предполагается неоплата. Однако для
этого должна быть обеспечена возможность снимать данные с микропроцессорной карты
на большие расстояния. Устройство, служащее для этой цели, должно было бы иметь
дальность действия не менее 100 м. Дальность действия систем, работ аюших на частоте
5,8 ГГц и используемых для DSRC, существенно меньше и поэтому они для мобильного
контроля не пригодны. Кроме того, у данной технологии имеются проблемы, связанные
с точным направлением антенны и применением стекол с металлическим покрытием.

Подходящей для контроля является инфракрасная технология, которая обладает
более широкой диаграммой направленности и для которой металлическое покрытие
стекол не является препятствием. Следующее преимущество инфракрасного света
заключается в том, что он человеческим глазом не видим и для глаза не опасен.

Мобильный патруль, как правило, состоит из двух человек. Первый с помощью
контрольного инфракрасного пистолета1 детектирует приближающееся транспортное
средство и автоматически считывает данные из OBU. В пистолете данные предварительно
обрабатываются и если по данным выявлен неплательщик, то пистолет выдает
соответствующее оповещение. Транспортное средство снимается цифровой видеокамерой
и фотография вместе с данными передается по радио второму члену патруля, находящемуся
дальше по направлению движения, который останавливает данный автомобиль.

8.5.2	Стационарные контрольные системы

В каждой системе EFC необходимо использовать стационарные контрольные пункты,
которые, естественно, нуждаются в создании инфраструктуры и поэтому они дорогие. Первые
контрольные пункты должны создаваться продуманно. Как правило, выбирается место,
которое непросто обойти, т. е. место между въездом и выездом из автомагистрали.

8.5.2.1	Video Enforcement System (VES)

- КОНТРОЛЬНАЯ ВИДЕОСИСТЕМА

Основной задачей VES является получение изображения транспортных средств, водители
которых использовали полосу движения, предназначенную для электронно! о платежа, без
работающего блока OBU или с блоком OBU, данные которого неправильны, в результате
чего они не платили за проезд. Эти изображения служат для последующей идентификации
(автоматической или ручной), после чего можно отыскать зарегистрированного в банке
данных владельца транспортного средства. Ему направляется повестка с напоминанием
о неуплате сбора. Некоторые операторы взимают штраф за неуплату, который может быть
во много раз выше. Эти штрафы служат для отпугивания водителей от неуплаты.

VES можно реализовать следующим образом:

Фотография

Первая система VES использовала фотокамеры для получения фотографии
транспорт ных средств, водители которых не оплатили проезд. Однако от этой практики

1 Этот пистолет похож на известные пистолеты-радиолокаторы для измерения скорости
движения автомобилей.
сь вскоре отказаться, так как она влекла за собой многие проблемы, как например,
ПРИШ исывание вручную номерного знака автомобиля, запись даты и времени снятия
нбреп	положенИе камеры на заданном месте в данной полосе, точная синхронизация

снимка^ сПуСка, а Также необходимость хранения полученных фотографий.

НаЖреалИзация такой системы требует оснащения каждой полосы движения
фотоаппаратом и устройством для хранения фотографий.

Видеозапись

На следующем этапе для получения изображения транспортных средств,
пехавших по данной полосе, стали использоваться видеокамеры. При последующей
окоутке видеокассеты можно прочесть номерные знаки автомобилей. Просмотр
занимал очень много времени. Вместе с изображением автомобиля автоматически
записывались данные полосы, дата и время. Запись изображения осуществлялась при
пониженной скорости съемки, в результате чего увеличилась емкость кассеты. Эта
система наряду с жесткими требованиями к емкости носителя предъявляла большие
требования ко времени ручной обработки лент и ручной работы с лентами для
получения информации о номерных знаках, дате и времени. Поэтому в настоящее
время от этой системы отказываются.

Метод нуждается в оборудовании каждой полосы видеокамерой и устройством
записи изображения.

8.15

^Рчмер фотокамеры VES со

Г‘°Л1Огательным источником света

Цифровое изображение

Последние виды реализации системы VES
основаны на использовании цифровых
фотоаппаратов (рис. 8.15). Преимуществом
цифрового изображения является возможность
его хранения в электронном виде
и возможность его передачи в удаленные банки
данных. Данная система может быть, кроме
прочего, дополнена системой автоматического
распознавания номерного знака License Plate
Recognition. Система автоматически находит на
изображении место, где находится номерной
знак, распознает номер и вводит его в банк
данных вместе с информацией об
осуществлении трансакции. Следовательно,
эта система в случае неплатежа наглядно
снижает необходимость вмешательства
оператора.

Этот метод в настоящее время активно
развивается. Можно предположить, что все
будущие системы будут оснащены
устройством автоматического распознавания
номерного знака.

Для реализации этой системы необходимо
оборудовать каждую полосу движения по
крайней мере одной фотокамерой. Как правило, снимаются передняя и задняя части
автомобиля (рис. 8.16). Изображения из нескольких полос можно хранить в обшей
центральной базе данных.

8.5.2.2	Опознавание номерного знака

Основной задачей системы VES является получение изображения такого качества
чтобы можно было опознать номерной знак на изображении.

Проблема заключается в том, чтобы точно и эффективно выделить из изображения
номерной знак. Большинство систем в настоящее время использует ручную обработку,
при которой оператор читает номерной знак и вводит его в компьютер. Эта ручная
обработка является довольно трудоемкой и несет с собой значительный риск ошибки
при считывании знака или при вводе номера в компьютер.

Многие фирмы в настоящее время занимаются возможностью автоматического
распознавания номерного знака. Проблемы распознавания могут быть вызваны не только
технической стороной вопроса, но они могут вытекать и из неподходящего дизайна
в использовании номерного знака. К этим факторам можно, например, отнести:

•	нестандартный номерной знак (различные размер, форма и знаки);

•	загрязненный или поврежденный номерной знак;

•	неправильно установленный или отсутствующий номерной знак;

•	различные места установки номерного знака на автомобилях различного типа;

•	цвет номерного знака (прежде всего на инфракрасных фотографиях: в Бельгии
используют красные номера);

•	неоднозначность распознавания подобных буквенных или номерных знаков
(например, буква О и число 0).

Рис. 8.16

Снимок задней части транспортного
средства с номерным знаком

Эти факторы все еще вызывают
необходимость ручного вмешательства
оператора при распознавании номера
и подтверждении результата. С целью
улучшения общего результата некоторые
производители предпочитают съемку
обоих номерных знаков автомобиля (т. е.
спереди и сзади). Процессу распознавания
подвергаются все отдельные кадры
данного транспортного средства,
и в случае неоднозначного результата
автоматического классификатора
изображение передается для ручной
обработки, или эта классификация
считается неудачной. Лучшие системы
достигают реальной надежности
распознавания номера порядка 80% при
нормальной скорости.

Выгода от применения системы
автоматического распознавания
номерного знака.
П оизводители систем автоматического распознавания номера знака и всех систем
понной оплаты за проезд принимают во внимание возрастающий интерес
ЭЛе еме VES и с ним связанный интерес к автоматическому просматриванию
К б ажений без участия оператора. Несмотря на то. что в связи с повышением
И чности распознавания номерного знака, испытываются новые современные
Ихнологии компьютерного телевидения, искусственного интеллекта и системы
ТуСокой скорости, все же вопрос о том, какой максимальной надежности могут
тигать системы распознавания, остается открытым

д Первые эксперименты показывают, что человек при ручной обработке
посматривает приблизительно 100 фотографий в час (включая и ввод данных
в компьютер). Системы автоматического распознавания знаков достигают
производительности до 150 изображений в час, причем человек только контролирует
или корректирует результаты опознавания. Например, в США при предполагаемой
заработной плате работника в размере 25 000 долларов в год расчетная окупаемость
капиталовложений в систему автоматического распознавания номерного знака
составляет 4 месяца.

Принцип действия системы автоматического
распознавания номерного знака

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Механизм спуска - транспортные детекторы, расположенные на полосах
движения, информируют систему VES о том, что транспортное средство
находится в месте, удобном для съемки изображения.

Получение изображения - выходной информацией камеры является цифровой
сигнал. Все современные системы устроены так, что они снимают задний
номерной знак транспортного средства, причем некоторые снимают и передний
номерной знак.

Идентификация изображения - каждое проезжающее транспортное средство
снимается один или несколько раз и его изображение хранится во временном
(буферном) запоминающем устройстве, называемом «frame grabber». Если
контрольная система полосы сочтет данное транспортное средство
неплательщиком, то соответствующее изображение из данного временного
запоминающего устройства переводится на диск. Одновременно с переносом на
диск к изображению прибавляется информация о номере турникета, полосе и дате.
Хранение изображения - изображения могут храниться на местах,
предназначенных для каждой полосы движения отдельно или в одном
Центральном месте, общем для всего пункта оплаты проезда.

Обработка информации изображения - изображения, как правило,
обрабатываются в центральной системе, которая соединена с центральной базой
Данных. Передача между пунктами оплаты за проезд и центральной базой данных
осуществляется с помощью проводной сети или радиопередачи.

Стирание изображения — изображения транспортных средств, водители которых
оплатили требуемую сумму, сразу же выводятся из запоминающего устройства,
^стальные изображения еще некоторое время хранятся и на местных дисках.

Центральной системе они хранятся до момента оплаты.
Некоторые проблемы, связанные с VES

Ввиду того, что речь идет об относительно новой технологии, появляются еще
некоторые технические проблемы наряду с проблемами правовыми, например, вопрос
нарушения личной жизни водителя.

Поле зрения фотоаппарата

Поле зрения фотоаппарата определяет размер области, которую фотоаппарат
снимает. Эта область зависит также от разрешающей способности объектива. Для
обеспечения разборчивого изображения, а также для возможности использования
системы автоматического распознавания номерного знака, разрешающая способность
должна быть достаточной. Для большинства случаев установки камеры ширина
снимаемой области составляет около 150 см.

Вопрос заключается в том, как в пределах трехметровой ширины полосы движения
успешно сфотографировать номерной знак при достаточном, но не слишком высоком
качестве изображения. Этого вопроса можно избежать, используя более качественную
камеру с повышенной разрешающей способностью или осуществляя повторную
съемку номерного знака.

Нарушение личной жизни водителей

Если камера снимает транспортное средство, то может случиться, что кроме
номерного знака на фотографии окажется изображение водителя и пассажиров.
Изображение, содержащее лица, может считаться нарушением личной жизни особенно
в том случае, когда снимаются все транспортные средства, включая такие, проезд
которых был оплачен, и изображение которых затем стирается. Чтобы не допустить
потенциального нарушения личной жизни, поле зрения камеры должно охватывать
только область номерного мака и его окрестность, и по возможности следует снимать
только такие транспортные средства, проезд которых не был оплачен.

Освещение

Для обеспечения работоспособности системы в условиях пониженной
освещенности или видимости (в темное время суток и при плохой погоде)
фотографический аппарат следует дополнить источником света достаточной мощность.
Тип такого источника света должен подбираться в зависимости от типа камеры так,
чтобы длина волны света соответствовала области максимальной чувствительности
камеры (например, использование источника инфракрасного света для камеры,
предназначенной для инфракрасной области).

Следующим важным требованием к данному дополнительному источнику света
является отсутствие ослепляющего действия на водителя, пассажиров и других лиц,
находящихся в зоне действия системы. Поэтому во многих приложениях используются
источники инфракрасного света или света, длина волны которого близка длине волны
инфракрасного света.

Сжатие изображений

Во многих приложениях изображения перед их хранением на диске подвергаются
сжатию. Сжатие осуществляется с целью ослабления требований к емкости диска
и сокращения времени передачи изображений в центральный компьютер. Типичным
форматом сжатия, используемым в области цифровых изображений, является сЬормат JPEG.
Передний номерной знак

Проезд грузового автомобиля с прицепом вызывает ряд требований к месту
становки камеры. Прицеп в данном случае закрывает задний номерной знак
собственно автомобиля. В настоящее время решается также вопрос дополнительного
источника света, который не ослеплял бы водителя.

ПРИМЕРЫ УДАЧНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПЛАТЫ

В ЕВРОПЕ И В МИРЕ

В данной главе дается обзор систем EFC, которые практически используются
в Европе или в мире. Обзор не является полным, а также невозможно описывать
отдельные приложения подробно, несмотря на то, что во многих случаях существует
обширная документация.

8.6.1 Применение EFC во Франции

Во Франции существует 8 обществ, одно из которых является полностью частным,
и которые занимаются финансированием, строительством и содержанием
автомагистралей общей протяженностью 7065 км на основе системы электронной
о пл азы. Общий годовой оборот составляет 5 миллиардов евро. Взимаемый сбор
используется только для развития, ремонта и содержания сети автомагистралей, т. е.
речь идет не о налоге, а по существу, о плате за предоставленные услуги.
В совокупность этих услуг, кроме самого использования автомагистралей, входят также
услуги, предоставляемые на стоянках, предоставление информации и передача
радиостанции об условиях движения на автомагистрали.

Важной предпосылкой при создании системы оплаты проезда было обеспечение
высокой надежности системы и стремление удержать процент неплательщиков на
самом низком уровне. Используются системы обоих видов: открытые и закрытые.

В конце пятидесятых годов существовал только ручной способ взимания платы за
проезд. После постепенной автоматизации (монетные автоматы) стали внедряться
устройства автоматического считывания магнитных карт.

В 1996-ом году был подписан договор между отдельными обществами
о совместном электронном взимании сборов. Клиент заключает договор с одним из
обществ и получает от него OBU, который является совместимым со всеми
остальными. Клиент, таким образом, становится виртуальным клиентом всех обществ,
се общества находятся на одинаковом иерархическом уровне и поэтому неважно,
с каким из них клиент заключает договор.

Платеж осуществляется один раз в месяц после трансакции (postpayment) из
Центрального счета. Клиент получает только одну счет-фактуру от общества, с которым
°н заключил контракт.
ОшШ'ГИШ

Рис. 8.17 Принцип заключения контрактов

8.6.1.2	Архитектура системы

Общества, обеспечивающие работу автомагистралей, договорились о том, что на
своих автомагистралях будут разрешать движение клиентам других обществ. На
рис. 8.17 показан пример, когда клиент заключил договор с обществом G. Он стал
одновременно виртуальным клиентом любого другого общества (они на рисунке
обозначены буквой А). Следовательно, он может использовать все автомагистрали
и не должен заключать другие договора.

На аналогичном рисунке можно было бы продемонстрировать и способ взимания
сборов. Общество G направляет клиенту счет-фактуру за все трансакции и, наконец,
всем обществам переводит причитающиеся им доли.

После заключения договора с обществом G клиент получает OBU, которое ему
дает возможность использовать все пункты оплаты за проезд. Данные из OBU делятся
на две основные категории — постоянные данные и данные, изменяющиеся
динамически при каждом проезде через пункт оплаты.

Постоянные данные:

Информации о клиенте - к ним относятся информации об обществе, с которым
заключен контракт, и об идентификационном номере клиента, полученном им
от общества

Информация об OBU - эта информация необходима для технической манипуляции,
она содержит дату установки батарей в OBU.

Динамические данные:

Признаки — эта информация, к которой относятся также биты ненормального
состояния, используются для установки некоторых специальных состоянии
OBU. Транспортные средства, у которых трансакция не проходит нормально,
попадают в так называемый черный список. В случае такого транспортного
средства соответствующий бит признака будет иметь значение «ПРАВДА».

Последний пункт оплаты — как вытекает из самого названия, эта позиция содержит
информацию о последнем пункте оплаты. В состав информации входит дата
и время, идентификационный номер данного пункта и т. п.

Исторические данные - эта запись содержит данные, касающиеся последних 16
проездов через пункт оплаты. Операторы могут использовать эти информации
при попытке обмануть систему.

На нижеследующем примере будет показана схема действия системы. Клиент,
имеющий данный OBU, может использовать любые пункты оплаты за проезд. В случае
закрытой системы клиент может при въезде использовать пункт оплаты,
принадлежащий обществу Е, и при выезде - пункт оплаты общества S. В отличие от
полос, предназначенных для выезда, полосы движения для въезда в закрьыу ю систему
не соединены с центральной системой.

Общество S по номеру идентификации ID блока OBU узнало, каким обществом
был OBU предоставлен клиенту и этому обществу направляет информацию
о трансакции клиента. Общество S одновременно направляет эти информации
обществу Е, на дорогу которого клиент въехал. Информацию о пункте оплаты
и о соответствующем обществе он получает посредством данных, хранимых в OBU.
Общество Е после этого выделяет часть информации, касающейся его трансакции,
и направляет ее обществу G. У общества G имеются все необходимые данные, оно
составит счет-фактуру, получит от клиента деньги и всем обществам, участвующим
в трансакции (в нашем случае 5 и £), переведет соответствующие доли.

8.6.1.3	Техническое оборудование

Придорожное оборудование (Road Side Equipment)

Схема этого устройства показана на рис. 8.18 и полностью соответствует принципам
DSRC, описанным в разделе 8.3.1.

8.18 п

1 принципиальная схема места сбора платы
Стандартная конфигурация места электронного платежа за проезд имеет
следующий вид:

•	Барьер у въезда (на рисунке не показан) закрывает всю полосу движения в случае,
если устройство не работает.

•	Портал для ограничения максимальной высоты транспортных средств. Высота
портала составляет, как правило, от 1,9 м до 2 м.

•	Барьер - этот барьер (шлагбаум) открывается только в случае успешно
выполненной трансакции С ним также связана функция транспортных сигналов.

•	Индуктивная петля - индицирует отъезд транспортных средств из пространства
барьера и дает возможность его закрытия.

•	Микроволновая антенна - служит для связи с управляющим компьютером. С ее
помощью осуществляется трансакция и считывание данных, хранимых в OBU.

Связь

Ввиду того, что во время реализации французской системы еще не было
европейских стандартов, данная система не является в полном объеме
стандартизированной. Связь между Road Side Equipment и OBU осуществляется на
стандартной частоте 5,8 ГГц, однако различные операторы до сих пор не используют
унифицированные протоколы TC278/WG9. Есть стремление перейти постепенно
к европейскому стандарту.

8.6.2	Практика применения EFC в Италии

В Италии существует относительно большая сеть автомагистралей. Их общая
протяженность составляет 6474 км, причем 5584 км представляет собой платные
автомагистрали. Их работу обеспечивают 24 общества. 98 % от общей сети
представляют собой закрытую систему, а оставшиеся два процента - открытую систему.
Водители платят сбор только в зависимости от класса транспортного средства и от
количества пройденных километров. К параметрам, по которым осуществлена
классификация транспортных средств, относятся: количество осей и высота
транспортного средства в месте над первой осью.

При проектировании системы сбора за проезд в Италии нужно было соблюдать
определенные условия, которые указаны в нижеследующем перечне:

•	отдельные операторы не могут произвольно изменять тариф за проезд;

•	платить обязаны все. Система контроля не должна охватывать только часть
транспортных средств;

•	предложенная система должна давать возможность оплаты проезда наличными:

•	тариф не должен зависеть от способа платежа;

•	новая проектируемая система должна быть вполне совместимой с существующей
системой.

Предложенная система дает возможность использовать целый ряд различных
способов платежа. В нижеследующей таблице эти способы платежа указаны
одновременно с процентной дозей отдельных способов в период с января по май 2000г.
Способ платежа	Доли отдельных способов в период с января по май 2000 г. [%]
"догматические способы платежа	55,4
-—TeBpASS (EFC)		31,9
j<apibic последующим платежом (VIACARD)	9,2
Предоплаченные карты (V1ACARD)	7,6
'"'“""кянковские дебетные карты (FAST PAY)		2,6	
Кредитные карты	2,6
Автоматы платежа наличными	1,5
Исключения и обман	0,7
Ручной платеж	43,9

Полосы движения в пунктах оплаты разделены также в зависимости от вида
обслуживания. Речь идет о полосе с ручным обслуживанием, где и впредь должен
присутствовать обслуживающий персонал, о полосе самообслуживания, где нет
обслуживающего персонала, но где необходимо остановиться и осуществить оплату
проезда с помощью одной из расчетных карт и, наконец, о полосе автоматического
обслуживания (TELEPASS), где платеж осуществляется с помощью DSRC.

Система EFC - TELEPASS в Италии интенсивно расширяется. В мае 2000 г. на
автомагистралях уже было установлено 414 пунктов оплаты и использовалось более
двух миллионов устройств OBU. Преимуществом устройства OBU является его цена,
которая ниже 20 евро. Стоимость проката OBU ниже, чем 1 евро в месяц.

Свойства системы TELEPASS также сведены в таблицу:

Результаты работы системы TELEPASS на итальянских автомагистралях
_______	в период январь - май 2000 г ____	__ ___

Предельно допустимая скорость для осуществления трансакции	120 км/ч
Безопасная скорость для осуществления трансакции	30 км/ч
Количество трансакций в месяц	50 058 000
Надежность (количество ошибочных трансакций)	0,2-0,5 %
Среднее количеств трансакций R сутки (в сети)	1 646 000
р			*				—  2Д?еДняч стоимость проезда	1, 1 евро (итал. лир 2200) _

Контрольная система использует комбинацию видеоотслеживания и барьеров
v лагбаумов). Барьеры действуют прежде всего на психику водителей, вызывая чувство
необходимости оплатить проезд. Итальянская система в целом высоконадежная (см.
вышеприведенную таблицу).

Дополнительные возможности карт VIACARD

идет>°ЛЬШим пРеимУществом карт VIACARD, используемых для платы за проезд (речь
Можн*46 °$ электРОННОМ платеже), является их универсальность. Во Флоренции их
использовать для платы за парковку и даже за проезд в городских автобусах.
С их помощью также будет контролировав ься и оплачиваться въезд в центры городов
(Флоренция, Болонья, Рим и т. д.).

8.6.3	Практика применения EFC в 1 олландии

Несмотря на то, что дороги в Голландии, как и во многих других странах,
перегружены движением, можно ожидать дальнейший рост уровня автомобилизации.
Строительство новых дорог и автомагистралей не является идеальным решением,
и в некоторых областях оно даже является невозможным. Поэтому правительство
Голландии решило использовать метод повышения тарифов во время образования
заторов, т. е. в часы пик. Повышение тарифов должно дать несколько результатов.
Во-первых, транспорт должен равномерно распределиться в интервалах между часами
пик и по другим дорогам Гели у водителя будет возможность выбрать другой маршрут
или другое время, то он этой возможностью воспользуется. Во-вторых, появится
стремление к использованию других транспортных средств (общественный транспорт).
Оба эти фактора должны привести к снижению авт-км пробега автомобильным
транспортом.

Для того чтобы клиент использовал общественный транспорт, голландское
правительство поддерживает его развитие и повышение его уровня. Речь идет, в первую
очередь, о создании систем «Паркуйся и езжай» (P+R). Одной из целей является
создание крупных коммерческих, рабочих и других центров. Для клиентов в этих
центрах будет все нужное без необходимости передвижения. Все места, посещаемые
большим количеством людей (школы, крупные предприятия, центры услуг и т. д.),
должны быть легко доступны с помощью городского общественного транспорта.

Повышению спроса на общественный транспорт должна содействовать и большая
информированность пассажиров. В Голландии был создан вычислительный центр для
предоставления информации общественности, касающейся различных видов
транспорта и маршрутов движения, как регулярно (Интернет, различные сообщения
и т. п.), так и по запросу (телефон, электронная почта и т. д.). За короткое время этот
центр дал ответы на миллион вопросов. Также возрос уровень использования
железнодорожного транспорта.

Все эти вышеуказанные варианты - это только вспомогательные мероприятия
к системе электронной оплаты за проезд. Водитель даст предпочтение общественному
транспорту перед оплатой повышенного сбора.

Системное решение EFC

Начинают возникать принципиально новые системы оплаты за проезд
(GPS-GSM), но их внедрение для EFC в ближайшем будущем только обсуждается.
Поэтому голландская система, основанная на DRSC, начнет действовать по плану
в упрощенной форме. Стоимость проезда будет зависеть от места и времени. Главная
идея заключается в создании закрытой области (наподобие границы) вокруг городов
с наибольшей 1ранспортной нагрузкой. В настоящее время к таким i ородам относятся
Амстердам, Роттердам, Гаага и Утрехт. Во всех местах, где эта граница пересекает
главные магистральные дороги, будут созданы пункты сбора DSRC, которых должно
быть около восьмидесяти.
Проезжая через эти пункты, водитель должен заплатить сбор, который зависит не от
ов а от времени проезда. Сначала будет существовать повышенный тариф только
33 тренние часы пик (7-9 часов) и в часы пик после обеда. Позднее в результате
в ращения тарифа в интервалах времени от возникновения до окончания заторов (6-7
Идсов 119-10 часов) могли бы возникнуть четыре временные зоны с различным тарифом.

Существуют два возможных способа платежа: использование OBU
предоплаченной картой (метод pre-paid), из которой в пункте оплаты будет
автоматически вычитаться соответствующая сумма за проезд или путем оплаты счета-
«Ьактуры, выданного оператором системы В счете-фактуре указаны все сборы за
пошедший месяц. Наиболее эффективным является сбор, оплачиваемый
непосредственно при проезде через пункт оплаты. Это оказывает психологическое

воздействие на водителя

Платеж является анонимным за исключением тех транспортных средств, которые
не оборудованы устройством OBU или у которых трансакция прошла
неудовлетворительно. В таком случае фотографируется номерной знак транспортного
средства, и водитель должен заплатить повышенный тариф.

Предполагается, что устройство OBU будут использовать около 80 % водителей
(около 600 000 водителей). Стоимость OBU на первом этапе будет 50 долл. СШ X
Владельцы OBU получат скидку около 1 долл. США при каждом платеже в размере
3 50 долл. США. В результате этого OBU окупится в течение шести месяцев.

Собственно трансакция и контроль ее правильного выполнения могут
осуществляться на большой скорости, в результате чего требования к размерам пунктов
оплаты не жесткие. Пункты можно создавать и в густонаселенных районах.

В нижеприведенной таблице можно видеть предполагаемые изменения
транспортного потока после введения сборов, оплачиваемых в часы пик Эти данные
являются результатом моделирования возникшего положения в Голландии.

Категория транспортных средств	Изменение потока транспортных средств
Грузовые автомобили	-6%
Владельцы предоплаченной карть	- 44 %
Слу кебные и коммерческие автох	+ 27 %
Прочие транспортные средства	-61 %
Итого	-30%

В результате внедрения системы EFC (в Голландии) предполагается снижение
плотности транспортного потока на 30 %.

Внедрение EFC в Голландии

В 1998 г. голландское правительство решило внедрить систему по данному проекту
РеДполагался пуск в эксплуатацию в 2001 году.

лабым местом проектируемой системы является одинаковый размер тарифа во всех
ах оплаты. Теория и практический опыт показывают, что большей эффективности
достичь при использовании различных тарифов в различных местах.
Оценка эффективности данной системы (см. предшествующую таблицу) отвечает
установившемуся режиму, который наступит после нескольких лет эксплуатации.
Однако общественность будет недовольна системой, если улучшение не появится
вскоре после пуска системы в эксплуатацию. В таком случае целесообразно уделять
больше внимания моделированию поведения водителей и повышению
информированности о новой системе.

Следующим недостатком системы является тот факт, что при ее проектировании
вообще не учитывалась возможность ее дальнейшего расширения. Что будет в случае
если загру жа дорог движением будет повышаться (как предполагается) и одновременно
будут повышаться доходы населения.

8.6.4	Опыт применения системы электронной
оплаты EFC в Норвегии

Электронная система оплаты за проезд в Норвегии была внедрена уже в 1987 г.
Еще в настоящее время система в Осло с более чем 300 000 жителями относится
к крупнейшей в мире.

В 80-х годах была принята технология, основанная на передаче на частоте 856
МГц. В течение нескольких последующих лет придется заменить все устройства OBU
устройствами нового поколения. Дело в том, что используемая частота не соответствует
европейскому стандарту (5,8 ГГц) и, кроме того, существующая частота будет
предназначена для цифровой передачи.

Настоящий раздел посвящен описанию систем EFC, используемых в четырех
городах и пригородах: Осло, Тронхейм, Реннфаст и Хвалер. Эти системы могут
в деталях отличаться друг от друга, однако принцип их действия одинаков.

Принцип платежа

Каждая из четырех вышеуказанных систем дает возможность использования по
крайней мере двух из четырех методов платежа.

•	Предоплата (pre-paid system).

•	Плата после трансакции (post-paid system).

•	Ручная оплата (manual payment).

•	Дополнительная оплата (Corrective payment).

Предоплата - речь идет об одном из двух методов электронного платежа. Клиент
заплатит заранее определенную сумму, которая начисляется на его счет
в центральной сист еме. Всегда, когда клиент проезжает зону, в которой нужно
платить, соответствующая сумма автоматически отчисляется с его счета.
Транспортное средство оснащено блоком OBU, который идентифицирует
центральный счет клиента.

Оплата после трансакции - в этом случае клиент оплачивает проезд только после
достижения определенной суммы или по истечении заданного интервала
времени (например, кажцый месяц). Так же, как и в i [редыдущем случае, плата
за проезд снимается со счета клиента.
э1ектронного платежа система обеспечивает еще два дополнительных метода
оплаты:

оплата - платеж наличными предназначен для транспортных средств, которые
РУчНЯЯ обОрудОваны устройством электронного платежа (EFC), как например,
автомобили туристов. Клиент должен остановиться у турникета и после оплаты
требуемой суммы он получает квитанцию. Альтернативой кассиров является

использование монетных автоматов.

и гельная оплата - речь идет об услуге, предоставляемой клиентам, которые
не могут заплатить на месте, например, из-за недостатка наличных денег. Они

могут заплатить позднее формой перевода денег по почте или путем перевода
с банковского счета. Оператор (служба эксплуатации системы оплаты проезда)

должен получить справку о проезде транспортного средства через платежную
зону, чтобы в случае неоплаты решать дело перед судом. В настоящее время
используются различные методы. Клиент должен, например, заполнить
и подписать анкету, в которой, кроме прочего, указаны номер автомобиля, тип
автомобиля, номер водительского удостоверения, а также дата и время проезда
через платежную зону. В качестве дополнительного следственного материала
может послужить и видеозапись или фотография автомобиля.

Классификация

Классификация не нужна по полосам движения, предназначенных для электронного
платежа, так как вся информация, касающаяся транспортного средства, хранится
в центральной базе данных. Определение размера сбора осуществляется не в пункте
оплаты и поэтому единственной полезной информацией является номер транспортного
средства. Остальные данные, необходимые для определения сбора (масса, категория
эмиссии и т. п.), имеются в распоряжении центральной базы данных.

Классификация по полосам движения, предназначенных для платы наличными,
зависит от клиента, который выбирает соответствующий турникет. В случае сомнений
может быть осуществлен контроль документов транспортного средства.

Следовательно, норвежская система EFC не использует никакую классификацию
транспортных средств.

8.6.5	Пути сообщения Дании
со Швецией (Эресунн)

1-го июля 2000 г. была открыта новая шоссейная и железная дорога между Швецией
Данией (рис. 8.19). Эта дорога состоит из подвесного моста, искусственного острова
подводного тоннеля, который по протяженности занимает первое место в мире. Его
Длина равна 16,8 км и он соединяет г. Копенгаген в Дании с г. Малмл в Швеции. Общая
за СЧМ°СТЬ моста Достигла 18,7 миллиардов датских крон и сооружение должно окупиться
оплаты ЕЕ С на шведской стороне, а также за счет цены железнодорожных билетов,
плотн СМОТ^Я на то’ чт0 Речь идет о соединении двух крупных городов, большой рост
буДе- СТИ тРанспорта в часы пик не предполагается. В большинстве случаев дорога
в nv ИСпользоваться туристами, которые не ознакомлены с принципом платежа
УДоб ТЭХ Оплаты- Следовательно, пункты оплаты должны давать возможность
° проезда и тем, кто проезжают впервые.
Рис. 8.19 На карте показана связь между Швецией и Данией

Типы полос движения

Через зону оплаты в каждом направлении на шведской стороне имеется 11 полос
движения. Первая полоса предназначена для легковых автомобилей, оборудованных
устройством OBU. Скорость

проезжающих транспортных средств
снижена до 50 км/ч, несмотря на то, что
система может работать и при более
высоких скоростях. При въезде
в платную зону считываются данные из
OBU и, если трансакция осуществлена
без проблем, то зажигается зеленый
сигнал светофора, поднимается
шлагбаум и проезд разрешен. Если
данные из OBU не принимаются, то
водитель направляется на специальную
полосу, где он может заплатить за
проезд другим способом. Грузовые
автомобили, оснащенные OBU,
проезжают по одиннадцатой полосе,
где еще до передачи информации
между OBU и Road Side Equipment
осуществляется классификация
транспортного средства ДлЯ
определения размера платежа. Все
остальные полосы рассчитаны на
ручную и автоматическую формы
платежа.
Формы платежа

Водитель может расплачиваться как наличными деньгами, так и расчетной картой,
е и шведские деньги считаются местной валютой и цены указаны в обоих видах
Кпоме того, для оплаты можно использовать 12 других видов валют, главные
валюты.

счетные карты и специальные талоны, которые можно купить во многих других
местах.

Для привлечения клиентов предлагаются новые дополнительные услуги, как
например, скидки для предприятий, которые оборудуют большее количество своих
автомобилей блоками OBU, карта с предоплатой проезда по мосту, предназначенная
для туристов, проживание в гостиницах и даже билеты в театр.

Система контрили

Основным элементом системы контроля являются шлагбаумы, которыми оборудованы
и полосы, предназначенные для EFC. Причиной является высокая стоимость проезда,
а также большой объем международного транспорта. Если кому-нибудь удастся проехать
без оплаты, то с него трудно в дальнейшем взыскивать долг.

Кроме того, каждая полоса оснащена двумя фотоаппаратами. Первый снимает
подробное изображение номерного знака, а второй снимает транспортное средство
в целом. Фотографии используются, главным образом, в тех случаях, когда водитель
платит с помощью расчетной карты. Общество, предоставившее эту карту, может затем
отказываться от заключения трансакции, например, в случае, если подпись владельца
или его идентификационный номер являются неправильными. В таком случае для
идентификации владельца транспортного средства служат хранимые фотографии.

Технология

Передача осуществляется в соответствии с международными стандартами DSRC
на частоте 5,8 ГГц. Стоимость проезда зависит от длины транспортного средства. Для
определения длины используется оптическая (лазерная) измерительная система.

8.6.6	Опыт Португалии

В Португалии уже два года установлена система DSRC, основанная на европейском
стандарте CEN/WG9. Оплата осуществляется в рамках закрытой системы, т. е.
автомагистраль оснащена в местах въезда и выезда пунктами оплаты.

8.6.7

Опыт Израиля

Спт^ ^3Раиле строится новая автомагистраль «Трансизраильская автомагистраль» -
(Oross-Israel Highway), протяженность, которой в будущем составит 86 км и которая
ет ПеРв°й платной автомагистралью в этом государстве. В 2002 году должен быть
нв эксплуатацию первый участок протяженностью 20 км.

0 ечь идет об открытой системе, основанной на технологии DSRC. Интересным,
в п	’ЯВляется используемая система контроля. Это будет контрольная видеосистема

в об ЛЬНом вРемени. Отличие от стандартных систем VES заключается именно
Р отке данных в реальном времени.
Если при проезде пункта оплаты не будет определен идентификационный номер
устройства OBU транспортного средства, то будут сфотографированы оба номерных
знака. Изображение будет автоматически обработано в реальном времени, причем
время, необходимое для опознания номера, не должно превышать 1 минуТу
Следовательно, спустя всего 1 минуту после проезда через портал неоплатившего
автомобиля, уже может быть по радио передана информация о номерном знаке этого
автомобиля подвижному полицейскому патрулю, который его остановит.

Для обеспечения работы этой системы в реальном времени необходимо иметь
достаточно быстродействующую связь. Поэтому вдоль всего протяжения
автомагистрали будет предусмотрена оптическая кабельная сеть с кольцеобразной
(ring) архитектурой, с помощью которой будет передаваться вся информация и данные
необходимые для надежной работы системы.

8.6.8	Опыт Турции

На большинстве турецких автомагистралей взимаются сборы ia проезд, и в 1999
году даже были созданы первые 37 платных полос движения, оборудованные технологией
EFC. Речь идет о трех автомагистралях и о двух мостах в Стамбуле. На автомагистралях
была создана закрытая система, и аппаратурой EFC было оборудовано 16 полос въезда
и 14 полос выезда. На мостах предусмотрено, в общей сложности, 15 пунктов EFC.

Стоимость проезда зависит от категории транспортного средства. Имеется пять
категорий, определенных в зависимости от количества осей и расстояния между ними.

В области имеются центры управления трех типов: собственно пункт оплаты,
региональный центр управления и главный центр управления. Они обеспечивают
функционирование системы EFC. Данные передаются с помощью существующей
национальной телекоммуникационной сети.

Турецкая система использует передачу DSRC на стандартной частоте 5,8 ГГц.
В закрытой системе точка въезда на автомагистраль отсчитывается с помощью OBU
при выезде. Используется метод предоплаты (pre-paid system). Соответствующая сумма
снимается со счета клиента сразу же после проезда через пункт оплаты. Если сумма
на счете достигнет определенного значения (в настоящее время - нулевого), то водитель
получает предостережение в виде отображаемого сообщения «малый кредит» на
дисплее OBU. Владельцам блока OBU предоставляется скидка при обычных
трансакциях в размере 10 %.

В будущем предполагается дальнейшее расширение систем EFC и в других
областях. Предполагается, что у клиентов будет возможность переводить деньги на
свои счета электронным путем.

8.6.9	Опыт Австралии

В городе Мельбурне была построена новая кольцевая дорога протяженностью
13,6 км, на которой построены тоннели, а также мост через реку Ярра высотой 33 м-
Кольцо предназначено для вывода транспорта за пределы торгового центра и ДлЯ
соединения главных авиационных, железнодорожных и морских центров. Эта окружная
магистраль была пущена в эксплуатацию в конце 1999 года и общая стоимость проекта
составила 2,2 миллиарда австралийских долларов.

Во всей области имеется 9 пунктов оплаты, оснащенных технологией для DSK
и каналом связи на частоте 5,8 ГГц, устройством детектирования и классификации
транспортных средств и устройством видеозаписи
V водителя, который желает проехать через зону оплаты без остановки, имеются
возможности. Он может приобрести OBU, который будет расположен на ветровом
ДВб автомобиля, или может использовать систему, названную DayPass. Водитель
стекле елЬНО платит определенную сумму, в результате чего номерной знак его
пРе мобиля включен в список транспортных средств, которым разрешен
авТ0 _ OayPass. Если при проезде через зону оплаты не произошло считывание
ПР тификационного номера OBU, то автоматически считывается номерной знак
д гпи он не находится в списке DayPass, то имеет место неоплата проезда.
Изображение номерного знака в этом случае хранится, и в центральной базе данных
зыскивается владелец автомобиля. Система DayPass должна служить и тем
водителям, которые проезжают через зоны оплаты не очень часто и которым, по этой
причине, невыгодно приобретать OBU.

8.6	.Ю Опыт Японии

В Японии существует уже более 9500 км платных автомагистралей. В результате
большого объема перевозок большинство дорог перегружено. Последние исследования
показали, что 30 % всех заторов вызвано остановкой и очередями в пунктах оплаты.
Поэтому японское правительство ищет решение путем широкого применения
электронной системы оплаты за проезд. В Японии существует несколько операторов
EFC и основной задачей является обеспечение их сотрудничества.

Японская система основана на технологии DSRC при использовании стандартной
частоты 5,8 ГГц.

8.7	ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Из приведенного обзора, который не является конечно исчерпывающим, вытекает,
что отношение к электронной системе оплаты постепенно изменяется. В то время,
как раньше использовались различные несовместимые системы, работающие не только
в одном микроволновом диапазоне, но и в области СВЧ, в Европе наблюдается единое
стремление к использованию стандартных систем, основанных на стандартах CEN
с микроволновой передачей. Таким типичным примером является не только новая
система в Португалии, но и постепенно реконструированные системы во Франции.

Появляется также тенденция ограничения использования закрытых систем, которые
являются относительно дорогостоящими, все чаще преимущество дается
использованию и открытых систем.

Открытой остается проблема применения систем, основанных на спутниковых
технологиях, которые до сих пор не внедряются, хотя в области стандартизации и их-
Развития ведутся интенсивные работы.

8 ClICITM’bi WKTPOHHOil ОПЛАТЫ

PAnCifOPTi

355
356 П. Пржибыл, М. Свитек — Телематика на транспорте
ддТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ
ТРАНСПОРТНЫЕ
СРЕДСТВА

Введение...................358

9,2	Концепция системы
поддержки

вождения (DSS).............359

9.3	Компоненты
систем DSS....................  361

9.4	Электронные
дисплеи для DSS..................362

9.5	Внутренние системы
интеллектуального
транспортного средства..........368

9.ь	Внешние системы
интеллектуального
транспортного средства..........374

^•7 Опыт создания
интеллектуальных
транспортных средств в мире.380

$•8 Заключение..................382
9.1 ВВЕДЕНИЕ

Целью настоящей главы является описание современных направлений развития
в области интеллектуальных транспортных средств. Будут рассмотрены некоторые
вопросы, касающиеся проектирования таких систем, их надежности и безопасности
использования. Основная концепция интеллектуального транспортного средства
заключается в его способности постоянно контролировать действия водителя, автомобиль
и окружающую среду, и помогать водителю наиболее эффективно и безопасно управлять
автомобилем в наиболее сложных ситуациях. Речь идет, по существу, о помощнике
(втором водителе), помогающем водителю управлять автомобилем.

В восьмидесятых годах основное внимание было сосредоточено на
совершенствовании технических возможностей автомобиля, в настоящее время
большое внимание уделяется проблеме управления автомобилем водителем.

Развитие интеллектуальных транспортных средств было вызвано двумя
амбициозными проектами:

DARPA	Autonomous Land Vehicle in USA

PROMETHEUS Programmable for all European Traffic with Highest Efficiency
and Unprecedent Safety in Europe.

Эти программы подтвердили возможность практического внедрения
интеллектуальных систем в автомобилях, однако одновременно было установлено,
что современный технический уровень не позволяет реализовать серийное
производство таких систем, так как цена оказалась слишком высокой для коммерческой
реализации. В настоящее время ситуация изменилась; развитие автомобильной
промышленности и низкая стоимость средств вычислительной техники позволяют
реализовать прежние проекты.

Существует несколько задач, решение которых должны обеспечить
интеллектуальные автомобили Одной из наиболее важных задач является анализ
и прогнозирование возможных опасных ситуаций и автоматическое предотвращение
столкновения автомобилей: CAS - Collision Avoidance System Следующая задача
связана с автоматизацией всех маневров автомобиля: ICC - Intelligent Cruise Control.
Кроме того, вся концепция интеллектуального транспортного средства должна
принести новое качество управления с использованием навигационных систем.

Интеллектуальные автомобили могут быть в принципе переключены водителем
в автоматический режим, и решения могут быть независимыми от воли водителя. Эта
идея является основной идеей систем движения при заторах или автоматического
управления автомобилем в местах, где нет перекрестков. Однако система должна быть
способной обратить внимание водителя на возникшую сложною ситуацию, так как
водитель в любом случае несет ответственность за вождение автомобиля.

Навигационные системы являются очень важной составной частью
интеллектуальных автомобилей. Они осуществляют связь с цифровой картой
местности и системой GPS, чтобы определить текущее местоположение автомобиля
на карте. Карта может быть дополнена информацией - данными о характеристиках
движения автомобиля, передаваемыми в режиме текущего времени, в результате чего
получается высококачественная система оптимального управления транспортными
потоками в городах.
будущем предполаг ается обеспечить двухстороннюю связь интеллектуального
спортного средства с транспоргной инфраструктурой и информационную связь
тРаН отдельными автомобилями, оборудованными интеллектуальными системами,
между авТОмобили будут в таком случае получать от местных интеллектуальных
° нспортных систем информацию о местной транспортной ситуации в реальном
ТРа ни Эти системы называются IVHS (Intelligent Vehicles Highway Systems) и AHS
(TXaied Highway Systems).

КОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМЫ

ПОДДЕРЖКИ ВОЖДЕНИЯ (DSS)

Концептуальное решение систем поддержки вождения (DSS - Driver Support
System) было опубликовано в [118]. Система DSS состоит из следующих составных
частей:

• Мониторинг водителя и транспортного средства - система DSS осуществляет
непрерывный мониторинг как реакций водителя, так и параметров автомобиля.
Эти параметры, как например, движения руля, движения педалей и т. п.,
сопоставляются с параметрами, измеренными в автомобиле (направление
движения, температура наружного воздуха, измерение обледенения и т. п.). Путем
коррелирования этих параметров можно оценить качество вождения автомобиля
и моментальное состояние водителя. Результат мониторинга параметров
обрабатывается и служит для выбора подходящей связи транспортного средства

рчс. 9.1

Определение снижения внимания
водителя с помощью камеры CCD

с водителем и для установки
подходящих параметров
транспортного средства. Все
алгоритмы должны работать
в реальном времени даже в случае
микросна водителя, когда речь идет
о долях секунды, система должна
быть основана на возможности
прогнозировать ситуацию,
характеризующую как состояние
водителя, так и состояние
транспортного средства. Система
такой концепции может
предотвратить многие тяжелые
аварии. Например, по [121] почти
75 % ДТП вызваны
невнимательностью водителя.

Мониторит транспортной ситуации - DSS должна различать окружающее
пространство автомобиля, включая транспортную ситуацию (см. рис. 9.2),
и Располагать адаптивными моделями, которые описывают данную ситуацию,
одели должны быть динамическими, т. е. они должны действовать
зависимости от времени, и должны быть способными перейти к параметрам
Рбальной транспортной ситуации. Параметры этих моделей представляют собой
Рис. 9.2

Отслеживание полосы движения камерой CCD

входные данные для сопряженных
систем (автоматическое вождение
транспортного средства, системы
предотвращения столкновений)
В [ 121 ] указано, что в том случае, если
водитель имел в своем распоряжении
дополнительно полсекунды времени
то можно было бы предотвратить 60 %
столкновений на перекрестках и 30 %
столкновений при ударе передней
частью. Если системы способны
определить параметры ситуации
с достаточным опережением, то
можно ожидать существенное
снижение количества ДТП.

Связь транспортного средства с водителем - система DSS должна выбирать
информацию, которая в данный момент важна для водителя, и подавить такую
информацию, которая является избыточной. На рис. 9.3 показан вид панели
управления интеллектуального транспортного средства. Связь с водителем должна

Рис. 9.3

Приборная доска интеллектуального
транспортного средства

осуществляться по нескольким
направлениям.	Первым

направлением является оптическая
информация, проецируемая
с помощью «head up» дисплеев
(дисплей, проецирующий
информацию на ветровое стекло
автомобиля). Такой способ
отображения информации мешает
водителю меньше, чем
стандартный дисплей на приборной
доске. Следующим видом связи
является акустическая связь,
служащая для передачи водителю
прямых команд. Свои команды
может в обратном направлении
водитель давать своим голосом.

DSS - это система, которая в определенном смысле способна дополнять водителя.
Наиболее важным аспектом интеллектуальных автомобилей является интеграция
отдельных систем автомобиля как на техническом, так и на концептуальном уровнях.
Такой вид интеграции ведет к концепции автомобиля, который ориентирован на
водителя (Human-Centered Smart Vehicles).

Без интеграции интеллектуальное транспортное средство будет переполнено
оборудованием, вызывающим взаимные конфликты, и водителю будет скорее мешать,
чем помогать.

Ясно, что наиболее важной информацией для вождения транспортного средств
является оптическая информация, и поэтому методы компьютерного виденИя
ются основными компонентами системы DSS. Несмотря на то, что было
СЧИб иковано много методов по распознанию транспортной ситуации, можно сказать,
°ПУ пебования, предъявляемые к безопасности и устойчивости, настолько жесткие,
ЧТ° им даже в настоящее время невозможно удовлетворить. Например, Фридтйот
Чп° йн главный менеджер проекта CLEOPATRA (Cluster of Embeded Parallel Time-
r t'cal’ Applicati°ns)’ [119] считает, что наибольшей проблемой, которую предстоит
ать в системах DSS, является проблема детектирования изображения.

Р Как уже было сказано выше, концепция DDS имеет большую перспективу и меняет
, поСОфию взгляда на роль водителя, которая от сенсомоторных операций переходит
область способности обучения, планирования маршрутов, программирования,
наблюдения за показанием приборов и т. д.

В настоящее время системы DSS стали называться ADAS (Advanced Driver Assistance
System) и это назв шие отражает уход от поддержки вождения к развитым службам,
предлагающим помощь при вождении транспортных средств и решении сложных ситуаций.

9.3	КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМ DSS

9.3.1	Управляющий компьютер

Упраьтяющий компьютер, означаемый часто как автокомпьютер, является основной
единицей интеллектуального транспортного средства, у которой имеется своя
операционная система. Данные можно записать в автокомпьютер и в любое время их
использовать, например для нахождения адреса любого человека, находящегося
в списке. Также можно найти информацию о маршруте, о кратчайшем пути
в определенное место и т. д. Автокомпьютер выполняет функции классического
персонального компьютера, как например, отправление электронных писем,
использование Интернета и т. п.

Соединение систем автокомпьютера с остальными компонентами транспортного
средства приводит к определению специальных приложений (служб)
интеллектуального транспортного средства, которые будут описаны в самостоятельном
разделе. С точки зрения компонентов системы DSS, необходимо указать, что различные
приложения можно реализовать путем записи специального программного обеспечения
в систему автокомпьютера.

9.3.2

Речевое управление
некоторыми функциями DSS

с Овременное развитие систем DSS дает водителю возможность разговаривать
^компьютером собственным голосом, причем автокомпьютер отвечает
ическим голосом. Обработка и генерирование речи становится стандартным
Го щением автокомпьютера. Следующей составной частью системы управления
п°ЗВол являются чувствительные элементы, пространственное расположение которых
яет частично подавлять шумы в кабине водителя.

сРедств еМа УпРавления голосом является очень надежной, так как речь - это ед инственное
Телефоц СВЯЗи’ кот°рое не отвлекает вн «мания водителя. Системы на базе мобильных
ИзМенеН0В У>Ке се”час коммерчески доступны, однако они нуждаются в определенных
Ниях Для будущих служб интеллектуального транспортного средства.
Интересные результаты с точки зрения качества распознания речи дали продукТЬ1
фирм Mercedes Benz и Daimler-Benz Aerospace (DASA),речевая система которых
управляет функциями, ранее управляемыми с помощью кнопок. Одной из задач
в области управления голосом является решение проблемы универсального голоса
Общество DASA занимается решением универсального голоса уже много лет. Целью
является состояние, когда управляемая голосом система распознает голос и реагирует
на голос любого человека. Система такой концепции в настоящее время не реализуема
В рамках возможностей современной технологии можно реализовать систему на базе
изучения голоса одного конкретного человека. В памяти могут храниться параметры
речи нескольких водителей и при использовании автомобиля каждым из водителей
задается фамилия и имя водителя, после чего система распознает его голос
и приспосабливается к его параметрам. Таким образом можно выразительно увеличить
вероятность распознания речевых команд.

С растущими требованиями, предъявляемыми к скорости речи, и с растущей
сложностью команд несоизмеримо увеличивается техническая сложность устройств,
управляемых голосом. Существует большая разница при распознавании отдельных
отдаленных друг от друга слов или слов, которые не отделены. Всегда необходимо
искать компромиссное решение, учитывающее работоспособность и цену системы.

Входной сигнал при управлении голосом будет всегда содержать некоторую
составляющую шума. Шум генерируется многими источниками, например шинами,
кондиционером воздуха, раз1 овором пассажиров, двигателем транспортного средства
при разгоне и т. д. Успех распознавания команды определяется именно подходящей
фильтрацией снимаемых сигналов и подавлением шума.

9.4	ЭЛЕКТРОННЫЕ ДИСПЛЕИ ДЛЯ DSS

Составной частью интеллектуального транспортного средства являются и дисплеи,
предоставляющие водителю важную оптическую информацию. В нижеследующем
перечне указаны существующие в настоящее время технологии отображения:

•	Вакуумные флюоресцентные дисплеи (VFD - Vacuum Fluorescent Displays).

Преимуществом данной технологии является высокая разрешающая способность,
высокая светоотдача и низкое напряжение питания.

•	Флюоресцентные панели индикации (FIP - Fluorescent Indicator Panels). Ввиду
постоянно повышающихся параметров, данная технология кажется очень
подходящей для дисплеев навигационных систем. Дисплеи стандартного
исполнения обеспечивают отображение желтого, красного и синего цветов.

•	Дисплей на жидких кристаллах (LCD - Liquid Crystal Display). В последнее
время появляются активные матрицы LCD - Active Matrix LCD (AMLCD). Речь
идет о наиболее часто используемом дисплее, который удовлетворяет
требованиям к безопасности и ошибочности. Новое поколение дисплеев буДеТ
усовершенствовано главным образом в отношении угла наблюдения,
контрастности и светоотдачи. Это, кроме прочего, повысит и четкость при
солнечном свете. В настоящее время цена AMLCD продолжает оставаться
высокой для широкого использования в автомобильной промышленности. Новое
направление развития - это по всей видимости сочетание LCD и стеклянного
корпуса, что приведет к ограничению неприятного блеска и к повышению
комфорта при изображении информации.

Электролюминесцентные дисплеи (EL - Electroluminiscent Display) обладают
высокими показателями, видимость не зависит от угла наблюдения
и контрастность является высокой. Можно создавать различные типы полей, как
например, прозрачные дисплеи. Однако при этом он отстает от дисплеев других
типов по качеству цветного изображения.

Светоизлучающие дисплеи (LED - Light Emitting Displays). Несколько обществ
занимаются разработкой интегральных светодиодных дисплеев, которые
обеспечивают видимость информации и на солнечном свете. Технология
светодиодов дает возможность цветного изображения, реализация которого
значительно проще, чем в случае других видов дисплеев.

Катодные дисплеи (CRT - Catode Ray Tube Displays) удовлетворяют
требованиям, предъявляемым к контрастности и цветности. Технология CRT
появилась в проекте фирм Delco Electronic Corp и General Motors Corp, которые
занимаются новыми методами изображения.

Развитие методов изображения в настоящее время ускоряется, и в опытной
эксплуатации уже находятся дисплеи следующих технологий:

Дисплеи на ветровом стекле (HUD - Head-Up Displays). Информация
отображается на ветровом стекле транспортного средства, в результате чего
водитель может наблюдать как состояние транспорта, так и отображаемую
информацию. До настоящего времени эти дисплеи были предложены только
несколькими изготовителями, как например, Oldsmobile, Pontiac, Toyota, Nissan.
В настоящее время предполагается серийно выпускать этот тип дисплея. Это
определенно повысило бы привлекательность и привело к расширению этой
технологии изображения.

Виртуальные голографические системы (VHD - Virtual and Holographic
Displays). Эти дисплеи отображают информацию на ветровом стекле автомобиля
по голографическому принципу. С помощью источника и рефлектора создается

виртуальное изображение,
воспринимаемое водителем. Для
водителей с плохим зрением
можно данный метод
изображения отрегулировать так,
чтобы изображение было
постоянно контрастным. Дисплеи
VHD выгодны тем, что они
занимают меньше места на
приборной доске по сравнению,
например, с дисплеями HUD,
причем качество изображения
является высоким.
Дисплеи с возможностью реконфигурации (RD - Reconfigurable Displays)
основаны на выводе любого реального изображения на дисплей. Так, например,
данные выхода видеокамеры, термокамеры и т. п. можно отобразить
непосредственно на дисплее. Система основана на мощных процессорах, которые
позволяют коммутировать и обрабатывать видеосигналы в реальном времени.
Эти системы нуждаются в очень быстрых процессорах, и поэтому время их
серийного выпуска еще не наступило.

9.4.1	Элементы управления для DSS

Основным направлением развития устройства управления автомобилем является
концепция «Eyes-on-the-road/hands-on-the-wheel».Это значит, чю глаза водителя
должны постоянно наблюдать транспортную ситуацию и его руки не должны покидать
руль. Водитель должен чувствовав ь, что элементы управления были созданы для того,
чтобы облегчали вождение и помогали справляться со сложной транспортной
обстановкой.

Рис. 9.5

Представ ление руля интеллектуального
автомобиля общества «Mercedes».

Элементы управления транспортным
средством играют роль посредника между
водителем и транспортным средством.
Оказывается, что элементы управления
все больше концентрируются в одном
корпусе, в результате чего количество
элементов управления в автомобиле
уменьшается. Кроме того, стремятся
располагать элементы управления вблизи
руля так, чтобы водитель ими мог
пользоваться, не снимая рук с руля.
Стандартными являются функции
электрического управления, например,
открывание окон или центральное
запирание дверей.

На рис. 9.5 показан узел управления
транспортным средством с помощью
джойстика, подобного джойстику,
предназначенному для компьютерных игр.
Наладка и согласование систем

управления осуществляются с помощью
компьютера. Из показанного на рисунке
видно, что фантазия разработчиков не
знает пределов и что в будущем можно
предполагать не один сюрприз.

9.4.2	Коммуникационные системы внутри
интеллектуального транспортного средства

Транспортное средство оснащено большим количеством самых различных
электрических и электронных систем, выполняющих различные функции. В качеств6
мера можно привести фары, стеклоочистители, тормоза и систему защищенных
ПР Предполагается, что современный автомобиль содержит около 100 таких
лекций, каждая из которых действует «традиционным» способом и представлена
большим электронным модулем с блоком связи. Это приводит к наличию большого
Н личества блоков, расположенных в различных местах транспортного средства.
К° Объем такой системы с каждым годом увеличивается в результате ее дополнения
новыми функциями и усложнения существующих подсистем. Предполагается, что
количество функций в современных транспортных средствах возрастает ежегодно на
7-10 %, что повышает требования, предъявляемые к системам связи внутри
транспортного средства.

К основным техническим средствам связи относятся шины CAN и MOST Понятие
шина означает линию связи между двумя частными компонентами и в большинстве
случаев имеется в виду соответствующее аппаратное средство. В технической практике
словом шина принято обозначать как физические соединения, так и протокол связи.
В последующих разделах мы будем придерживаться такого понятия.

9.4.2.1	Связь CAiN

В начале восьмидесятых годов растущие требования к передаче информации между
отдельными модулями в транспортном средстве привели к стремлению найти
специальное решения для обеспечения данной связи. Ни одно из доступных в то время
решений (последовательная линия, специальная линия для каждой пары модулей) не
оказалось приемлемым для автомобильной промышленности. Это привело группу
разработчиков общества Robert Bosh, GmbH к новому решению, известному
в настоящее время под названием CAN (Controller Area Network). Это новое решение
позволяет взаимно соединять десятки — сотни самостоятельных модулей. Связь
посредством CAN основана на передаче групп данных, образующих кадры (frames).
Каждый кадр содержит идентификатор (ID), область данных (Data Area - DA) и биты
проверки на четность (CRC).

Полезные данные, передаваемые в рамках кадра, закодированы и содержат 64 бита
(8 байтов). Идентификация служит для разрешения отдельных кадров на шине данных
и для определения их относительных приоритетов. Если оба способа идентификации
перекрываются, то могут возникать проблемы. Если действительные приоритеты кадров
не учитываются, то связь становится неэффективной и существует опасность сбоя.

Основной принцип связи CAN показан на рис. 9.6. Одна из основных предпосылок
связи CAN заключается в том, что в случае коллизии контроллер использует кадр
с высшим приоритетом. Внутренняя очередь сообщений в контроллере должна быть
такой, чтобы в случае накопления большего количества сообщений, предназначенных

Ромка CAN шины
для передачи, они передавались в соответствии с их приоритетом. Однако такая
функция требует более одного буфера передачи, который должен быть снова
использован (заполнен) после окончания предшествующего процесса. Идеальный
контроллер CAN должен содержать не менее трех буферных ЗУ, вопрос коллизии
которых решается с помощью приоритета.

Предшествующие проекты шины CAN могли быть в некоторой степени
несистемными, так как емкость CAN была вполне достаточной. Используемый подход
заключался в передаче всех кадров на шину и последующей доработке нужной
синхронизации в рамках наладки системы. Такой способ, однако, применим только
при малой степени использования шины (около 10 %), когда вероятность коллизии
(и последующей задержки связи) мала и вероятность двух последующих друг за другом
коллизий пренебрежимо мала. Для проверки оптимального использования шины
необходимо осуществить полный анализ синхронизации кадров на шине.

9.4.2.1 Связь MOST

Кроме системы CAN недавно была предложена шина MOST, которая была принята
большинством производителей автомобилей. Доводом внедрения этого нового вида
связи является тот факт, что электроника интеллектуального транспортного средства
развивается и с возрастающим количеством электронных блоков растет и количество
необходимых связей, что вызывает определенные затруднения при реализации
системы. Большое количество соединений увеличивает ошибочность, снижает
надежность всей системы, приводит к ухудшению технического обслуживания и т. п.

Основной идеей связи MOST является объединение всех устройств комфортной
электроники в рамках единой сети, которая образована оптическим кабелем с кольцевой
архитектурой.

Каждое устройство, подключенное к этой сети, оснащено так называемым
унифицированным интерфейсом MOST. К сети MOST можно присоединить как модули
аудио, так и модули видео. Следовательно, связь MOST основана на интегральной
передаче данных и видеосигнала в рамках одной сети. В настоящее время к шине
MOST можно присоединить 15 стереофонических сигналов (без сжатия, качество
Hi-Fi), 15 аудио-видео каналов 15 MPEG1. В настоящее время шина способна работать
со скоростью передачи 25 МБ/с, причем в будущем можно будет скорость передачи
увеличить до 155 МБ/с.

Идея архитектуры присоединенных унифицированных устройств аналогична
архитектуре компьютерных сетей. Центральный компьютер обеспечивает не только
управление сетью, но реализует исполнение алгоритмов отдельных служб. В системе
предполагается использовать единую звуковую карту, которая будет соединена
с громкоговорителями транспортного средства с одной панелью управления. Если,
например, водитель захочет набрать определенный номер телефона, то он дает приказ
панели управления, и этот приказ передается в блок центрального управления, который
управляет модулем GSM. Такой же способ управления используется в случае настройки
приемника, видеомагнитофона, цифрового телевидения и т. п.

Следующим не менее важным преимуществом системы MOST является то, что
программа управления находится в блоке центрального управления, а не в отдельных
модулях, которые нормально поставлены различными изготовителями. Со стороны
автомобильной промышленности достаточно определить интерфейс модуль МО^Т
с указанием команд, и модуль может быть использован для большого количества
пиложений. Этот принцип также приводит к снижению цены отдельных модулей.

так как производитель автомобилей может иметь несколько поставщиков. Такая
концепция аппаратных средств с точно определенным интерфейсом дает возможность
реализовать самые различные программы при использовании всех модулей без
проблем.

На/?#Ь. 9.7 показаны модули, присоединенные к шине MOST. Типичным для этого
решения является расположение всех модулей в задней части транспортного средства.
Из рисунка также вытекает, что принцип шины MOST обеспечивает возможность
оптимального использования возможностей транспортного средства.

Рис. 9.7

Модульное решение интеллектуального транспортного средства

9.4.3

Интеллектуальные датчики

Интеллектуальному транспортному средству не обойтись без датчиков, которые
являются первичным источником информации. Кроме датчиков контроля основных
ту кции транспортного средства необходимо отметить интеллектуальные датчики,
которые непосредственно связаны с транспортной телематикой.

ак уже было сказано выше, к наиболее важным компонентам интеллектуального
спортного средства относятся видеокамеры, предназначенные для отслеживания
теп П°РТНОЙ ситУайии- Кроме видеокамер транспортное средство содержит также
сое КамсРЬ1’ которые являются основным элементом ночного видения. Нормальной
изм Н°И частью транспортного средства являются радиолокаторные датчики, которые
ДатчикЮТ Расстояние от остальных объектов транспорта (рис. 9.8). Радиолокаторный
сКо ОдновРеменно является единственным средством измерения текущего вектора
дРУгих тРанспоРтного средства, так как измерение скорости вращения колес или
параметров может оказаться необъективным в критических ситуациях.
Рис. 9.8

Микроволновый радиолокаторный датчик

Датчиками интеллектуального
транспортного средства следует считать
и датчики положения на базе GPS
которые измеряют фактическое
положение транспортного средства
в системе стандартных координат
WGS84. Проблематика датчиков
является очень интересной с физической
точки зрения, но с точки зрения водителя
интеллектуального транспортного
средства речь идет о компоненте,
который скрыт где-то внутри
транспортного средства. Водителя не
интересуют измеренные данные, а только
результат их обработки. По этой причине
мы коснулись проблематики датчиков
только вкратце.

9.5	ВНУТРЕННИЕ СИСТЕМЫ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Системы, основанные только на информации, получаемой от собственно
интеллектуального транспортного средства, называются внутренними системами или
автономными системами. Само транспортное средство является источником важных
данных, которые могут служить для многих других целей (управление городским
транспортом, управление автомагистралями и т. п). Кроме информации от самого
транспортного средства можно использовать и данные, которые хранятся
в запоминающем устройстве интеллектуального транспортного средства (цифровая карта
на CD, массивы данных, хранимые в автокомпьютере и т. д.). Внутренние системы
интеллектуального транспортного средства иногда называются также малой телематикой.
Связь транспортного средства с окружающей средой называется большой телематикой.

9.5.1	Навигация транспортного средства

Система основана на применении комбинации методов навигации, основанных на
использовании компаса, датчиков на колесах автомобиля и сигналов спутниковой
системы GPS, что дает возможность использовать информацию о том, где в данный
момент находится транспортное средство. Приемник GPS определяет местоположение
путем измерения интервала времени от момента передачи сигнала спутниками GPS
до момента его приема приемником. Ввиду того, что часы транспортного средства не
синхронизированы со шкалой времени спутника, необходимо определять и отклонение
шкал времени транспортного средства и спутников. С помощью навигационных
расчетов определяется местоположение приемника в транспортном средстве, т. е. его
широта и долгота (рис. 9.9). Для однозначности результатов навигации необходимо
принимать сигнал не менее четырех спутников. Для обеспечения большей точности

ТТ ПрЖИКЬГП К4 СПИТТТГ — TfiHM А II 1кЛ ПЛ ТРАНСПОРТ!	hl fi
Рис. 9.9

Трехразмерный дисплей блока навигации (Япония)

бходим° принимать сигналы большего количества спутников. Проблематика
Нб° никовых методов определения местоположения подробно описана в главе 7.
сП^ледуЮщей частью системы определения местоположения является датчик
гнитного поля Земли (компас). Он содержит микропроцессор, кольцо из
ма лмагнитного материала и две катушки, оси которых образуют угол 90°. Компас
чно располагается в задней части автомобиля. Необходимой составной частью
° емы определения местоположения являются также датчики скорости вращения
колес На основании этих данных можно определять изменения направления движения
и пройденное расстояние. Навигационный компьютер также получает информацию
включенной задней передаче транспортного средства (задний ход).

Все вышеперечисленные
данные, получаемые, главным
образом, с помощью компаса
и датчиков скорости,
используются для определения
фактического местоположения
транспортного средства.
Комбинация систем
автономной навигации
и системы GPS позволяет
определить местоположение
автомобиля с точностью до
10 м. Определенное таким

образом

положение

вносится в цифровую карту,
хранимую на компактном

диске CD. Цифровая карта содержит точные координаты сети дорог, на которой
находится транспортное средство, в результате чего уточняется позиция транспортного
средства (сопоставление обладает только одной степенью свободы).

В 1994 г. на европейском рынке впервые появилась система, сокращенно
называемая CARiN (Car Information and Navigation - Информация в автомобиле и его
навигация). Система CARiN состоит из навигационной и информационной подсистем,
использующих цифровые карты, хранимые на диске CD. Кроме стандартной цифровой
карты дорог система CARiN содержит также дополнительный диск с информацией
о гостиницах, ресторанах, авторемонтных мастерских, включая их адреса. Система
CARiN содержит свой собственный алгоритм для обеспечения следующих функций:
определение актуального местоположения автомобиля, планирование маршрута из
точки, в которой автомобиль находится, до точки назначения, передача информации
водителю посредством аудиовизуальных средств, отображение необходимой карты,
снятие необходимой информации с диска CD, передача информации о местоположении
автомобиля в случае ДТП и в ближайшем будущем - и обработка информации от
внешних источников, необходимой, в частности, для изменения маршрута в случае
Цепной аварии или другого непредвиденного закрытия дороги запланированного
Маршрута. Основная схема системы CARiN показана на рис. 9.10.

, ^Рпказы навигационной системе могут передаваться с помощью эргономически
V рмленных элементов дистанционного управления или с помощью кнопок на панели
Равления, с помощью которых пользователь может выбирать позиции из меню,
Рис. 9.10 Схема системы CARiN

отображаемом на цветном
дисплее (названия улиц
городов и т. д.). Система
также содержит список
адресов, позволяющих
пользователю быстро
отыскать место назначения.
Курсор х-у может быть
использован в комплекте
с цифровой картой, когда
для определения места
назначения используется
и ее база данных.

После успешного
введения места назначения

осуществляется
планирование маршрута, занимающее около 15 с для расстояния до 50 км или около
30 с для расстояния до 500 км. Расчет маршрута осуществляется по критериям,
заданным пользователем. Выбирать можно по нескольким критериям, например.,
кратчайшее время пути, кратчайшее расстояние, максимальное использование сети
автомагистралей. Оптимизация расчета проходит по заданному критерию. В случае
несоблюдения водителем указаний системы может случиться, что в случае ДТП или
в результате дорожных работ навигационная система осуществит автоматическую
коррекцию расчетного маршрута.

Планируемый маршрут в сочетании с актуальным местоположением автомобиля
служит в качестве источника информации для отображения транспортного средства на
карте, выводимой на дисплей. Пользователь может на карте прочитать и такую
информацию, как название улицы, по которой он едет, или расстояние до следующего
перекрестка. Особое внимание необходимо уделять подходящему времени вывода такой
информации. Это может оказаться очень важным в случае скоростных дорог, когда
необходимо предоставлять информацию с определенным опережением для того, чтобы
водитель мог своевременно реагировать. Дисплей дополнен выходом акустической
информации, которая помогает водителю ориентироваться на дороге и которая ему
сообщает, как ехать дальше. В ЗУ системы могут храниться сотни речевых сообщений.

Фактическое местоположение автомобиля может быть выведено на дисплей в виде
пульсирующего кольца с широкой внутренней стрелкой. Запланированный маршрут
подсвечен белым светом. Расстояние до следующего перекрестка отображается
в правом верхнем углу дисплея, используемого для навигации. При установке большего
масштаба на дисплее можно отображать и отдельные перекрестки, что может оказаться
весьма полезным при проезде через густонаселенные области.

9.5.2	Мониторинг транспортной ситуации

Информация от видеокамер обрабатывается и коррелируется с другими данными
внутри транспортного средства (карта местности, скорость движения и т. д.) и на
основании этой информации процессор управления совершает автоматические
операции. Основные приложения, основанные на информации видеокамер, можно
разделить слеоующим образом (рис. 9.11):
в

Рис. 9.11 Примеры выводимой информации навигационного блока

А — основное меню, В - наведение, С—рекомендация в зависимости от
оплачиваемой сулимы, D — визуализация поворота

D

Распознавание транспортной ситуации - с помощью видеокамер автоматически
отслеживаются края дороги, внутренняя разделительная полоса и остальные части
дороги. Эти данные сопоставляются с данными цифровой карты, которая дает
информацию о последующем направлении дороги. Результатом этих операций
является идентификация препятствий на дороге и своевременное оповещение
водителя. В случае ДТП или другой опасности в зависимости от определенной
ситуации автоматически устанавливаются параметры транспортного средства так,
чтобы можно было на ситуацию оптимально реагировать (рис. 9.12).

Детектирование магнитных контрольных точек в полотне дороги

Вис. 9.12

Распознавание дорожных знаков основано на принципе нахождения дорожного знака
в Данной ситуации и категоризации этого знака. Информация о местоположении
Дорожного знака может быть использована для уточнения положения транспортного
средства и, кроме того, она может обратить внимание водителя на то, что, например,
он превысил максимально допустимую скорость. Основная проблема распознавания
дорожных знаков заключается в их разнообразии (рис. 9.13).

Ночное видение — система ночного видения дает возможность на основании самых
современных технических решений обеспечивать хорошую видимость в сумерках

Рис. 9.13 Пример разнообразия
дорожных знаков

и в темноте. Основой таких систем являются
термокамеры, которые вместо оптического
сигнала снимают данные о температуре
объектов. Доказано, что эти системы
способны надежно распознавать пешехода,
животное или другие живые препятствия.

Видеоинформация и ее обработка
определенно будут основой будущей
концепции интеллектуального автомобиля.
В настоящее время методы обработки
видеоинформации не находятся на таком
уровне, чтобы можно было все приложения
реализовать в реальной шкале времени.
Однако, ввиду скорости развития техники
можно предпологать, что такие системы
в течение нескольких лет будут
нормальным оснащением автомобилей.

9.5.3	Автоматическое направление

транспортного средства

Системы направления транспортного средства, обозначаемые в литературе как АСС
(Adaptive Cruise Control) и VAC (Vehicle Automation Control), являются одной из самых
интересных частей концепции интеллектуального транспортного средства. К основным
задачам автоматического направления транспортного средства относятся:

• Автоматическое направление транспортного средства (система VAC) — у будущих
поколений систем автоматического направления транспортных средств предполагается,
что в случае опасности (микросон или уменьшение внимательности водителя,
обледенение, буксирование и т. д.) управление транспортным средством примет на
себя автопилот и с помощью адаптивно выбранных параметров транспортного средства
он найдет оптимальное решение возникшей критической ситуации (рис. 9.14).

Рис. 9.14 Система АСС
Автоматическое ограничение скорости - это проект ЕС, целью которого является
на основании распознанных дорожных знаков и другой дополнительной
информации снизить скорость транспортного средства до допустимого значения.
Использование данной системы, которая должна сотрудничать с цифровым
тахографом, особенно актуально для водителей большегрузных фургонов.
Взаимное соединение системы цифрового тахографа и системы ограничения
скорости может заставить водителя соблюдать правила дорожного движения.
С помощью указанных систем можно и дополнительно доказать их невыполнение.
Автоматическое соблюдение дистанции между транспортными средствами (система
АСС). Эта система основана на использовании лазерного датчика для измерения
дистанции до предыдущего автомобиля (рис. 9.15). На основании этой информации
можно регулировать скорость и ускорение интеллектуального транспортного
средства так, чтобы дистанция оставалась постоянной. Такую службу оценят
прежде всего водители в городских агломерациях, где приходится часто
останавливаться, проезжая расстояния в несколько метров. Кроме того, эта система
экономит горючее, так как процессом разгона, движения и остановки система может
управлять с учетом минимального потребления горючего, с учетом минимального
количества лишних маневров и т. д. В условиях автомагистралей эта система будет
применяться главным образом в будущем, когда из-за заторов некоторые участки
окажутся перегруженными. Автомобили могут создать одно организованное целое
(виртуальный поезд) и в таком «строю» пройти критический участок. Система
АСС может быть соединена с коробкой плавных передач, как показано на рис.

Рчс. 9.15 Принцип действия и дисплей системы автоматического соблюдения
дистанции

Парковочные локаторы - измеряют расстояние между автомобилем и объектом за
автомобилем и обращают внимание водителя на опасность столкновения. Можно
предполагать, что эти системы в будущем дадут возможность и автоматической
остановки транспортного средства до столкновения с находящимся за ним
объектом. Кроме локаторов, можно ожидать и установку видеокамер в бамперах
и дополнение информации о дистанции оптической информацией.

Системы автоматического направления транспортных средств нуждаются в очень
слой 1ых алгоритмах управления движением транспортного средства при обработке
и доступной информации. Компоненты интеллектуального транспортного
Детва - это только вспомогательные системы, причем правовую ответственность
в Вождение несет и впредь водитель. Реализацию автопилота можно ожидать
с УДУЩем тогда, когда системы направления транспортных средств будут настолько

РШенны, что их функция будет вполне надежной.
Рис. 9.16 Обработка информации для системы CIT (Continously Variable
Transmission — бесступенчатая коробка передач)

9.5.4	Системы предупреждения столкновения
автомобилей

В последнее время появляются системы для предупреждения столкновений, характер
которых похож на характер аналогичных систем, используемых, например, в авиации.
Вся концепция основана на быстрой взаимной связи между приближающимися друг
к другу транспортными средствами. Транспортные средства, оснащенные такой
системой, передают друг другу определенное количество сообщений, осуществляют
оценку ситуации и рекомендуют водителям принять оптимальные меры для решения
возникшей проблемы. При введении такой системы, например, исключено, чтобы два
движущихся друг против друга транспортных средства столкнулись.

Эта система нормально используется в авиации, однако в автомобильной
промышленности пока проводятся первые испытания. Нужно будет решить много проблем,
т. е. узнать, когда речь идет о столкновении или о нормальном приближении двух
автомобилей на дороге, детектирование стоп-сигналов автомобиля и т. п. Весьма важной
задачей этих систем является правильная интерпретация команд, передаваемых водителю.
Оказывается, что короткие слова в критической сизуации эффективнее длинных слов.

Во всех случаях услуг, предоставляемых интеллектуальным транспортным
средством, речь идет не только о технических аспектах, но и об оптимальном
взаимодействии водителя с транспортным средством. Следовательно, дальнейшее
развитие данных систем должно иметь смежный характер и должно заниматься
вопросами социологии, психологии, медицины и т. д.

9.6	ВНЕШНИЕ СИСТЕМЫ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Системы, которые кроме информации интеллектуального транспортно! о средства
и его запоминающих устройств, используют и информацию, хранимую вне
транспортного средства, называются внешними системами, иногда - системами,
Рис. 9.17 Автоматическое замедление транспортного средства в критических
ситуациях: 1 — приближение к медленно движущемуся транспортному
средству, 2 — детекция стоп-сигнала, 3 — транспортное средство впереди
совершает опасный маневр, 4 — рядом идущее транспортное средство
«подрезает» дорогу

работающими в текущем времени (рис. 9.17). Для их использования необходима связь
между транспортным средством и информационным центром. Для обработки внешней
информации необходимо в транспортном средстве установить устройство
интерпретации системы (проигрыватель изображения, звука и т. д.). Предполагается,
что кроме оператора связи, который обеспечит передачу данных между транспортным
средством и центром, существует и оператор данной системы.

Беспроволочное соединение информационного центра (GSM, DAB, DVB)
с системой автокомпьютера посредством специального интерфейса дает водителю
возможность, например, набрать номер без единого нажатия на кнопку, вызвать помощь
в случае угрозы жизни, осуществлять мониторинг угнанных автомобилей,
дистанционную диагностику транспортного средства, информации о транспорте и т. д.
Необходимо иметь в виду, что внешние системы интеллектуального транспортного
средства основаны на наличии специального программного оснащения для
автокомльютера. Их можно разделить следующим образом (рис. 9.18):

Системы информационного центра

Рис.
Классификация с точки зрения финансовых потоков:

бесплатное пользование - системы предоставляются без каких-либо финансовые
трансакций;

платная передача данных - для использования системы необходимо
осуществить одноразовую или повторную оплату в пользу оператора, который
реализует передачи данных или речевых сигналов;

платная передача данных и платная собственная система - для использования
системы необходимо осуществить одноразовую или повторную оплату в пользу
оператора передачи, а также в пользу поставщика услуг.

Классификация систем с точки зрения входных и выходных периферийных
устройств:

•	текстовые - системы, использующие вывод текста,

•	речевые - системы, использующие речевой выход,

•	изображения - системы, использующее вывод изображения.

Классификация внешних систем интеллектуального средства по
соответствующим категориям приводится в табл. 9.1.

Таблица 9.1 Внешние системы интеллектуального транспортного средства

Системы	Бесплатные	Платная передача	Платные передача и служба	Текстовы й выход	Речевой выход	Выход изображения
Динамическая навигация		X		X	X	X
Навигация онлайн			X	X		X
Загрузка дорог/транспортная ситуация			X	X	X	X
Охрана автомобиля от угона			X			
Сигнал SOS			X		X	
Сервис - вызов			X	X	X	
Транспортные сообщения	X				X	
Интернет		X		X	X	X
Службы поиска		X		X		
Чат		X		X		
Электронная почта		X		X	X	
Электронный платеж			X	X			.

9.6.1	Динамическая навигация

Навигационная система вместе с информационной системой RDS-TMC (эта система
была описана в главе 6) является очень полезным средством во время путешествий. Она
помогает избегать критические ситуаций, например, массовые столкновения и заторы
на автомагистралях. Сообщения RDS-TMC передаются в диапазоне СВЧ и могут
приниматься обычными радиоприемниками, несущими обозначение RDS-TMC.
рис 919 Основная концепция внешних систем.

В памяти радиоприемника может быть записано и может храниться около тридцати
сообщений в минуту. Таким образом, радиоприемник может информировать водителей
с помощью речевых сообщений об фактическом состоянии транспортного потока на
дорогах, по которым он едет. Блок динамической навигации способен обрабатывать
информации, получаемые от системы RDS-TMC и оптимизировать маршрут
транспортного средства с учетом фактического состояния транспоптного потока (рис. 9.19).

9.6.2	Онлайн навигация

Принцип действия систем онлайн навигации заключается в использовании источников
информации, находящихся вне транспортного средства. На первом этапе предполагалось,
что в транспортном средстве будет установлен CD-ROM с основными картографическими
данными, которые со временем не изменяются. Речь идет, например, о координатах дорог
и автомагистралей. Информация динамического характера, как например, данные
о транспортной нагрузке, дорожные знаки, закрытые дороги, объездные трассы и т. п.
будут передавать^, транспортному средству внешними информационными центрами.

В случае онлайн навигации нового поколения предполагается возможность расчета
наиболее подходящего маршрута в информационных центрах. Транспортное средство будет
передавать данные о своем местоположении и об адресе места назначения. Ближайший
транспортный сервер обработает этот запрос и с учетом актуальной ситуации рассчитает
оптимальный маршрут. Одновременно с координатами оптимального маршрута водителю
обратно пересылается информация о координатах перекрестков, информация о поворотах
и другие важные данные. Блок навигации расшифровывает сообщение и направляет водителя
таким же образом, как и в случае маршрута, рассчитанного по статическим данным.

9.6.3	Информация о состоянии транспортного потока

Кроме навигационных систем необходимо учитывать и информационные системы,
К0*рРЬ1е описаны в главе 6. В рамках этих систем транспортное средство принимает
и Ф°Рмацию об фактическом состоянии транспортного потока. Наиболее простой
наиболее распространенной является система RDS-TMC, которая, однако, предоставляет
ько основные общедоступные услуги. Информация о транспорте предоставляется
Кач Н° $есплатно автоклубами и другими добровольными организациями автолюбителей,
си еСТВ° ИнФ°рмации сравнимо с качеством информации радиовещания. Преимуществом
емы RDS-TMC является мгновенная передача информации водителю



9 Инн ЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ TPXIK ПОРТНЬП ’ • Д<

377
Информация, предоставляемая посредством платных служб, должна содержать
качественные данные. Для достижения требуемого качества транспортной информацИ11
необходимо устанавливать детекторы транспорта, осуществлять мониторинг
транспортной ситуации с помощью специальных измерительных автомобилей и т. ц

Информационные системы предоставляют не только информацию о транспорте
но и, например, информацию о свободных местах в гостинице, информаций
о свободных местах на парковках и т. п. Можно предполагать, что большинство
информационных услуг будет предоставляться водителю с помощью сетей операторов
мобильного телефона или с помощью протокола WAP.

9.6.4	Охрана автомобиля

Действие систем охраны автомобилей не является стопроцентно эффективным.
Главная проблема заключается в том, что о системах охраны, которые должны быть
составной частью автомобиля, должны быть информированы и сервисные мастерские
поставщики запасных частей и др. Это часто является причиной раскрытия секретных
алгоритмов и принципов охраны.

Современные системы основаны на взаимном соединении внутренних электронных
систем с внешним оператором, который в случае сообщения об угоне транспортного
средства может отслеживать его местоположение и принимать меры по задержанию
преступника. Необходимо отметить, что простой мониторинг транспортного средства
с помощью простого модуля GPS-GSM не является достаточным, так как такой модуль
очень легко устранить. Модуль должен быть установлен в транспортном средстве
и соединен с другими важными устройствами автомобиля. В угнанном транспортном
средстве должны быть использованы все возможности по прекращению движения
с помощью, так называемого, имобилизатора. Внешний оператор может после
проверки, что дело действительно касается угона, активизировать данное устройство.

Как и во всех других случаях и в данном случае можно предполагать, что охранные
системы автомобилей будут использовать комбинации всех доступных технических средств.

9.6.5	Сигнал SOS

Системы автоматического оповещения чрезвычайных ситуаций защищают
в первую очередь жизнь водителя. В концепции интеллектуального транспортного
средства большое значение имеет система автоматической сигнализации дорожно-
транспортных происшествий (система May-Day), которая в случае аварии,
сопровождаемой, например, срабатыванием подушек безопасности вызывает
соответствующие спасательные службы. Предполагается, что в этих службах будет
существовать оператор, который в качестве платной услуги (фиксированная плата)
будет гарантировать предоставление неотложной медицинской помощи в случае
аварии. Самым слабым звеном системы May-Day является недостаточное покрытие
территории сигналом GSM. Европейская навигационная система GALILEO будет
предлагать возможность соединения транспортного средства с центральным пунктом
посредством искусственных спутников Земли. Использование спутниковых систем
связи может гарантировать покрытие сигналом всей Европы. В результате этого
высокая безопасность, надежность работы и доступность системы передачи
информации от транспортного средства к оператору может оказаться весьма
привлекательной для водителей.
Службы технического обслуживания

Соединение транспортного среде гва с окружающим миром предоставляет огромное
ичество приложений. Интересными являются услуги, связанные с дистанционным
коЛоНТОМ транспортного средства. Первый вариант этой службы был основан на
Рем че сигналов ошибки автомобилей в случае их неисправности. Принцип
°е ложения основан на предположении, что автомобиль уже в настоящее время
ПРдНОстью диагностирован и в случае появления неисправности осуществляется вывод
сигналов ошибки. Если водитель, нажав на кнопку, передает этот сигнал в ближайшую
мастерскую техобслуживания вместе с информацией о своем местоположении, то
механик может дистанционно определить вид неисправности и подъехать
к неисправному транспортному средству с надлежащим техническим оснащением.
У второго поколения этих систем предполагается, что механик вышлет программу
ремонта транспортного средства, которая устранит соответствующие ошибки или по
крайней мере восстановит состояние транспортного средства в таком размере, чтобы
оно могло доехать до ближайшего сервисного пункта.

Более прогрессивные системы предполагают, что транспортное средство будет
передавать сообщения о неисправности и собственно производителям автомобилей,
которые смогут статистически оценивать количество отказов отдельных деталей
и оперативно реагировать. Не исключена возможность дистанционного изменения
программ отдельных модулей. Этот принцип в настоящее время нормально
используется в случае мобильных телефонов, когда оператор вводит во все мобильные
телефоны его сети, например, новые позиции меню.

9.6.7 Транспортные сообщения

Служба предоставления транспортной информации приводится только для полноты
перечня внешних услуг, предоставляемых интеллектуальному транспортному средству.
Речь идет о сообщениях, передаваемых по радио (транспортные известия в процессе
прослушивания радиопередачи). Современный радиоприемник способен непрерывно
искать станции, передающие актуальные транспортные информации. При обнаружении
такой информации радиоприемник автоматически настраивается на станцию,
передающую эти сообщения. После окончания передачи сообщения водитель может
далее слушать предыдущую станцию.

Актуальные сообщения записываются в ЗУ приемника, и водитель, который не имел
возможности слушать эти сообщения в прямом эфире, может их прослушать. Проблема
таких систем заключается в том, что их работа зависит от дисциплины операторов,
предоставляющих эти услуги. Многие из них передают код, характеризующий передачу
сообщений, однако сообщения не передаются. Таким образом получается, что водители
вместо транспортных сообщений в своем ЗУ имеют только запись нормальной программы.

9.6.8

Услуги Интернета

Соединение модуля связи с автокомпьютером создает стандартную платформу
сического персонального компьютера. Водитель автомобиля, который в данный
нт не едет, может подключиться к Интернету и пользоваться всеми его доступными
ишь аМИ’ К наиболее часто используемым услугам относятся электронная почта, поиск
т рмации или службы типа чат (текстовая связь в режиме онлайн). Во время езды
У ами Интернета могут пользоваться остальные пассажиры.
Этот тип услуг высоко ценят особенно менеджеры, политики и им подобные
которые часто путешествуют и должны принимать важные решения непосредственно
в транспортном средстве

Классический модуль GSM дает возможность связи со скоростью 9,6 кбит/с
которая недостаточна для Интернета. Однакс) и для этой системы можно предусмотреть
локальные услуги, большая часть которых будет упрятана в транспортном средстве
а с помощью Интернета будет дополняться только текстовая информация.

Развитие мобильной связи сопровождается увеличением скорости передачи
данных. Уже в настоящее время на рынке доступна служба GPRS, которая будет
в идеальном случае работать со скоростью передачи 144 кбит/с. В практических
приложениях необходимо рассчитывать на реальную скорость порядка 50 кбит/с. При
такой скорости можно предоставлять большее количество услуг. Можно ожидать, что
в ближайшем будущем доминирующими будут системы UMTS, теоретический предел
которых составляет 2 Мбит/с. Скорость передачи в случае мобильной связи будет,
естественно, ниже, но указанная скорость будет достаточной для передачи
качественного видеосигнала. Службы, предоставляемые этой системой, очень
привлекательны и вероятно достигнут массового использования.

В связи с услугами Интернета также говорят о цифровом радиовещании DAB
и о цифровом телевидении DVB. Необходимо отметить, что система DVB является
не очень подходящей для использования в движущемся автомобиле.

9.6.9 Системы электронного платежа

Как указано в главе, посвященной этой проблематике, предполагается, что
интеллектуальное транспортное средство будет осуществлять электронную оплату
всех услуг, предоставляемых транспортной инфраструктурой. Дело касается не
только платы за проезд на автомагистралях, но и оплаты за парковку, за проезд через
город и за некоторые специальные службы и т ц. Для электронного платежа
используется система GSM, которая уже сейчас используется для осуществления
банковских переводов с помощью мобильного телефона. В Чешской Республике
существует, например система электронной оплаты с помощью мобильного телефона
в автоматах, продающих кока-колу. Такой же способ может быть применен в случае
парковок или других автоматов, так как у водителя не всегда имеются мелкие деньги
для наличного платежа.

9.7 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА В МИРЕ

Одним из производителей интеллектуальных транспортных средств является
общество Mercedes-Benz. В качестве наиболее прогрессивного решения коммерчески
доступного интеллектуального автомобиля можно представить модель класса S.

Несмотря на комфортную отделку салона автомобиля класса S, его красота
заключается и в качестве технического оснащения. К стандартному оборудованию
относится центральный компьютер COMAND (Cockpit Management and Data System),
который представляет собой центральный блок, к которому с помощью оптических
волокон присоединены вторичные компьютеры. Компьютер COMAND установлен на
Н0Й панели и управляет блоком навигации, стереофонической системой, телефоном
ГЛ оигрывателем компактных дисков. Экран размером 4,5 дюйма управляется
И омошыо одной кнопки, служащей для выбора различных функций. На приборной
С ке предУсмотРены ДРУгие кнопки, как например, для управления телефоном или
игрывателем компактных дисков. Очень целесообразным является расположение
элементов управления на руле.

В обоих типах автомобиля S430 и S500 стандартно используется блок навигации.
Соединение навигационной системы с центральным компьютером ведет к возможности
лакирования любого маршрута и последовательного ведения транспортного средства
по этому маршруту. Кроме сигналов GPS, компьютер обрабатывает и данные от
спидометра, гироскопа. Таким образом, он может разрешить и малые изменения,
выходящие за пределы разрешающей способности GPS. Кроме того, компьютер дает
возможность ввести в ЗУ до 80 адресов и быстро найти требуемый адрес.

Следующим уникальным устройством является блок внешней дистанционной
помощи - TeleAid Customer Care System. Эта система управляется с помощью трех
кнопок (сигнал бедствия, вызов дорожной помощи, вызов управляющего системой).
Несмотря на то, что и другие производители предлагают подобные системы, фирма
Mercedes-Benz является одним из первых изготовителей, предлагающих систему
сигнала бедствия. Кнопка SOS. расположенная рядом с зеркальцем заднего вида, дает
возможность связи автомобиля с водителем с помощью речевых сигналов. Она
способна информировать водителя о происходящем и о том, что надо немедленно
сделать. Система автоматически включает сигнал бедствия при срабатывании подушек
безопасности.

После нажатия на одну из трех кнопок система начинает автоматически передавать
информацию о местоположении, марке, цвете автомобиля и т. д. Эта информация очень
важна для спасательной службы. Система использует собственную мобильную сеть.
Передатчик в автомобиле должен быть работоспособным и в случая ДТП.

Кнопки дорожного сервиса также расположены на главной панели. Одна кнопка
предназначена для связи с оператором, который посоветует, как найти данный ресторан,
гостиницу или достопримечательность. С помощью этой кнопки можно связаться
и с техником общества Mercedes и консультировать любой вопрос, касающийся
автомобиля или системы COMAND. После нажатия любой кнопки системы TeleAid
в автомобиле автоматически уменьшается громкость радио и других акустических
сигналов навигационных систем, и микрофон обеспечивает мгновенную связь системы
с водителем.

Кроме общества Mercedes проектом интеллектуального транспортного средства
занимается большинство производителей автомобилей.

9-8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении можно сказать, что интеллектуальное транспортное средство,
которое будет способно вести связь с интеллектуальной инфраструктурой, является
основной составной частью транспортной телематики. Бурное технологическое
Развитие в последние годы привело к внедрению множества различных систем, которые
одят применение в интеллектуальных транспортных средствах. Однако это не
" носило большую пользу водителю и скорее всего его затрдняло и беспокоило.
Нынешний подход подчеркивает концептуальность и унификацию при внедрении
таких систем, и его результатом являются остроумные системы управления
и отображения. Только на этой основе можно обеспечить массовое использование таких
технических решений. Концепция интеллектуального транспортного средства так же
как и других комплексных систем, является свидетельством того, насколько длинным
является путь от отдельных узлов системы, которые можно просто купить, к полностью
работоспособной системе, служащей водителю и обеспечивающей охрану его жизни
СИСТЕМЫ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
безопасности
ДВИЖЕНИЯ
НА ДОРОГАХ

10.1	Своевременная
информация о ДТП...........384

10.2	Проезд
на красный сигнал..........386

10.3	Устройства для
предупреждения водителей
о превышении допустимой
скорости движения..........387

10.4	Устройства безопасности
для инвалидов..............393

Измерение геомез рических
элементов дороги
и характеристик
условий движения......394

Ю.6 Взвешивание транспортных

средств без их остановки.396

10*7 Заключение...........400

10
Телематика касается не только вопросов наиболее эффективной перевозки грузо], Но
в большой степени и аспектов обеспечения безопасности движения на дорогах. Понятие
безопасности очень широкое. Например, в секторе городского пассажирского
общественного транспорта (ГПОТ) речь идет, кроме прочего, о системах контроля
основанных на использовании видеокамер, расположенных не только в транспортных
средствах ГПОТ, но и на остановках. Эти системы дают возможность быстро реагировать
в случае опасности для пассажиров или экипажа транспортных средств
«Интеллектуальные» перекрестки предупреждают водителя о движении автомобиля
в опасном направлении, проезжающего на красный сигнал. Хорошо проработанные
системы используются для повышения безопасности слепых пассажиров, которые
пользуются различного рода связью с устройствами управления светофорами или
единицами ГПОТ.

В данной главе описываются некоторые системы, повышающие безопасность
людей на дорогах, и которые также способствуют защите дорог от повреждения. Эти
системы основаны на интеллектуальных датчиках, использующих различные
алгоритмы для анализа данной ситуации и надежные средства отслеживания.
Неотъемлемой составной частью систем безопасности являются и средства связи.

10.1	СВОЕВРЕМЕННАЯ

ИНФОРМАЦИЯ О ДТП

Своевременная информация о ДТП имеет большое значение не только потому,
что можно быстро реагировать путем регулирования транспорта и изменения
направлений транспортных потоков, ее главное значение касается собственно лиц,
причастных к ДТП. Было доказано, что своевременная реакция в результате
информации автоматической системы, информирующей центр безопасности, играет
большую роль при спасении человеческих жизней, так как время реакции резко
сокращается Созданная таким образом система также весьма позитивно принимается,
так как меры по безопасности занимают первое место при оценке пассажирами.

Системы ликвидации последствий ДТП после их возникновения или и оказания помощи
в опасных ситуациях принято называть системами May-Day. Системы, установленные
в транспортном средстве, используют устройства для определения местоположения чаще
всего на базе GPS и подходящие средства радиосвязи, например, GSM. Спасательные
команды используют оптимальную трассу к месту происшествия. В большинстве случаев
предусмотрена возможность дистанционного мониторинга состояния пострадавшего
в транспортном средстве. Врач в больнице может дистанционно управлять деятельностью
спасательной команды и одновременно заранее под готовиться к решению данной ситуации.

Активизация сигнала тревоги может быть осуществлена вручную водителем, нажавшим
на кнопку тревоги, или автоматически датчиком идентификации происшествий (Crash Sensor),
или в результате срабатывания подушки безопасности. В случае средств общественного
транспорта эта кнопка расположена вблизи водителя, который может вызвать помошь
в случае его нападения. Данные кнопки все чаще устанавливаются на остановках ГОПТ-
В таком случае целесообразно установтъ и видеокамеру. На рис. 10.1 показана ситуация»
когда произошло ДТП, и в тот же момент информирован о происшествии центр управления
транспортом, который руководит последующей деятельностью. Местоположение
пострадавшего транспортного средства было определено с помощью спутниковой навигаций
GPS, и соответствующие данные переданы в центр, например, посредством GSM.
Одним ИЗ самых простых способов повышения безопасности пассажиров в критических
ациях является оказание помощи пассажирам в случае отказа транспортного средства
С*едоставления им последующей транспортной информации. Он показан на рис. 10.2.
11 у каждого водителя имеется возможность установить комплект «свободных рук»,
стоящий из мобильного телефона, двухдиапазонной комбинированной антенны GPS-
гчМ и простого электронного устройства. Комплект, называемый GP Service Pilot,
еожит три основные кнопки: Опасность, Сервис и Информация.

После кратковременного нажатия на кнопку «Опасность» с помощью системы
утниковой навигации определяется местоположение транспортного средства, и эта
^формация передается в виде сообщения SMS в центральный узел ADAC
(в Германии), который работает круглосуточно. Если комплект содержит датчик
происшествия

Рис. 10.1

Автоматическое оповещение
о ДТП (по данным ITS, Япония)

(столкновения), то
информация
о местоположении
транспортного средства
передается автоматически.
Если линия занята, то путем
продолжительного нажатия
можно разговор перевести
на линию спасательной
службы [112]. В случае
неисправности
транспортного средства
центр ADAC вызывается
с помощью кнопки «Сервис»
и он может определить
местоположение

транспортного средства
и выбрать оптимальный
маршрут автомобиля

10 2

•-1ZX4C П^е<^Оставления услуг немецким автоклубом
('1О материалам фирмы Siemens)

техпомощи до места
назначения. Информация,
которая касается факти-
ческого месторасположения
транспортного средства
и которая предназначена
для всех пользователей
(колонны, происшествия
и т. п.), можно получить
после кратковременного
нажатия на кнопку
«Информация». Путем
продолжительного нажатия
на данную кнопку можно

связаться непосредственно
с центром ADAC, который
может дать ответы на
конкретные вопросы.

in см

Щ GIKTI \||,1 ОЫ-СПЬЧЬНПЯ Ы 3< . v нос

ДГ1;Ж1?П1!Я ;’*• ХОРО1АХ 385
10.1.1	Устройство penici рации процесса происшествия

Современные средства защиты автомобилей содержат также устройство
электронной регистрации происшествия. Это аналогия «черного ящика» самолетов
Оно служит не только для более точного определения процесса аварии, но его данные
могут служить и для улучшения конструкции автомобилей.

В данном случае транспортное
ро с до „зо с после. средство оборудовано несколькими
датчиками, выходы которых
соединены с устройством записи
В случае происшествия сохранена

Рис. 103

Запись процесса ДТП

запись продолжительностью около
30 с до происшествия и около
15 с после происшествия,рис. 10.3.

Регистрируются все данные
движения: скорость транспортного
средства, ускорение в продольном
и поперечном направлениях,
направление транспортного
средства, а также данные о режиме
работы транспортного средства:
число оборотов, угол поворота
руля, состояние фар, состояние

всех индикаторов. Далее имеется в распоряжении запись звука, снимаемая микрофоном
в транспортном средстве, и запись изображения пространства перед транспортным
средством, снимаемого камерой.

10.2	ПРОЕЗД НА КРАСНЫЙ
СИГНАЛ СВЕТОФОРА

Одним из серьезных нарушений правил дорожного движения является проезд
управляемых светофорами перекрестков на красный сигнал. К сожалению, кроме малого
количества случаев, когда находящийся в плохом психическом состоянии водитель не
заметит сигнала «Проезд запрещен», в большинстве случаев, речь идет об умышленном
нарушении данного запрета. Ввиду того, что полиция не в силах обеспечить эффективный
персональный контроль, этих недисциплинированных водителей наказывает очень редко.
Тем не менее последствия ДТП, вызванных этими водителями, являются весьма
серьезными, Tai: как, в большинстве случаев, речь идет о боковом столкновении на
большой скорости с тяжелыми последствиями в виде тяжелых ранений и даже смерти-

Телематика дает возможность создания действующей системы контроля
и наказания, основанной на установке аппаратуры индикации и регистрации проезда
на красный сигнал на наиболее нагруженных перекрестках. В принципе речь идет
о двух детекторах присутствия транспортных средств, которые с помощью логических
функций соединены с сигналом «Проезд запрещен», о цифровой записи и о
инфраструктуре связи, позволяющей передавать снятое изображение в центр. Там иа
основании снятых фотографий оформляют вызов для оплаты штрафа или водитель
нарушивший основные правила дорожного движения, будет наказан другим образе*1-
Рис. Ю.4

Пъезоэ кектрический детектор
стержнеобразной формы

Первый детектор располагается
непосредственно перед стоп-линией,
а второй - в пространстве перекрестка
за стоп-линией по направлению
движения. В большинстве случаев
используются узкие и чувствительные
детекторы, например, на базе
пьезоэлектрических элементов.
Пьезоэлектрические детекторы в виде
кабеля прямоугольного сечения, длина
которых приблизительно равна ширине
полосы движения, установлены

в полотне дороги или располагаются на
поверхности проезжей части дороги.
Под воздействием давления колес
в кабеле возникает импульс

напряжения (пьезоэффект), который далее обрабатывается. Детектор работает динамически,
т. е. он реагирует только на движущееся транспортное средство, причем он реагирует на ось
транспортного средства. Типичные форма и размеры датчика показаны на рис. 10.4, где для

сравнения показана также почтовая марка.

рис. 10.5

Устройство идентификации
движения на красный сигнал

После индикации прохождения
передней оси транспортного средства
в блоке управления определяется
одновременно, горит ли сигнал
«Движение запрещено». Если да, то
снимается первая цифровая фотография.
Вторая фотография снимается после
срабатывания второго датчика, т. е. уже
в пространстве перекрестка.
Существенным условием для
доказательства является одновременная
съемка светофора с красным сигналом.
Типичное решение показано нарис. 10.5.
Составной частью системы является
и устройство передачи цифровых
фотографий в центр, где они
упрятываются в базу данных и служат
в качестве доказательства при взимании
штрафов.

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
ВОДИТЕЛЕЙ О ПРЕВЫШЕНИИ
ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

ЧаСтьесоответствие скорости движения местным условиям является одной из наиболее
cnTv 1Х пРичин ДТП. Одним из доводов является то обстоятельство, что обозначение
и Дорожным знаком иногда является недостаточным и что водители такой знак
не принимают во внимание или его просто не учитывают. Для предотвращения такого
негативного явления или, по крайней мере, его максимального ограничения все чаще
используются динамические системы, основанные на датчиках, измеряющих скорость
и управляемые дорожные знаки, которые предостерегают водителя от опасности или
его информируют о том, что он нарушает правила дорожного движения. Эта система
работает не по принципу наказания, ее цель — только предупредить водителей
нарушающих правила, и дать им возможность исключить нарушение правил дорожного
движения. Опыт показывает, что такие мероприятия психологически очень
эффективны. Несмотря на то, что эти системы используются уже начиная
с семидесятых годов, все же в данной области существуют большие возможности
развития, особенно в тех случаях, когда данные системы являются составной частью
телематических систем.

С технической точки зрения используемые транспортные детекторы основаны на
различных принципах, как, например, пара индуктивных петель, инфракрасные
детекторы, микроволновые детекторы и видеодатчики. Управляемые дорожные знаки
или устройства транспортной информации отличаются различным исполнением

•	Принцип световодов: Знак, использующий световоды, образован галогенным
источником света, излучающим свет в оптические волокна, число которых
доходит до 350. Волокна являются стеклянными, однако в ряде случаев
используются пластмассовые волокна, цена которых значительно ниже
стеклянных. Световоды оконцованы специальной линзой. С помощью матрицы
образуется алфавитно-цифровая надпись или графический символ. Естественно,
символ создан заранее, причем на одной матрице размером 1 000 х 1 000 мм можно
при использовании метода компьютерной оптимизации отобразить до 15 световых
дорожных знаков [146].

Полупрозрачное зеркало на входе оптической системы дает возможность
разделить световой поток на два пучка световодов или использовать две лампы
накаливания для увеличения в два раза светового потока в одном пучке, рис. 10.6.
В управляемых дорожных знаках почти исключительно используется один пучок
с двумя лампами накаливания, причем одна из ламп является запасной
и включается при отказе рабочей лампы. Для переключения используется
электронный переключатель, который одновременно направляет в вышестоящую
систему информацию о том, что лампа вышла из строя. Благодаря такому
решению, срок службы управляемого знака увеличивается вдвое, причем среднее
время между двумя отказами в зависимости от типа галогенных ламп
накаливания, по литературным данным, составляет от 16 000 до 24 000 часов.

•	Технология светодиодов: Эта технология основана на использовании
светодиодов (LED), которые непосредственно установлены в матрице и образуют
соответствующий дорожный знак. Как техника световодов, так и техника
светодиодов имеют свое обоснование, и оба способа будут использоваться
в системах ITS. В общем можно сказать, что сведоводы должны использоваться
преимущественно в случае знаков, используемых для повышения безопасности
и для управления транспортом (предписывающие и запрещающие знаки) ПРИ
высокой скорости транспортных средств. С другой стороны, знаки на базе
светодиодов целесообразно использовать для информационных систем, или
дорогах с пониженной скоростью движения, т. е. в городах. При разработке знак°в
Рис. 10.6

Принцип конструкции знака со световодами

со светодиодами необходимо
учитывать температурную зависимость
светодиодов, составляющую, как
правило, 2 мВ/°С, в результате чего
светоотдача диода уменьшается
с повышением температуры.
Поскольку диод представляет собой
полупроводниковый прибор
с допустимой температурой
кристалла 100 °C, необходимо
предусмотреть охлаждение, чтобы
вследствие высоких значений
температуры не уменьшался срок
службы диодов, который
в оптимальных условиях составляет
до 100 000 часов. Проблему

охлаждения решает один из

производителей, фирма Hewlett Packard так, что использует диоды с выводами по

сторонам, которые можно с помощью теплопроводящего клея приклеить
непосредственно к алюминиевому листу, выполняющему роль радиатора. Этот способ
решения нуждается в передней прозрачной маске.

Р"с. Ю.7

Сегментный дисплей

• Сегментные дисплеи: В некоторых
особых случаях, когда требуется отображать
числа в заданных пределах, например, от 10
до 100 км/ч, ни одно из вышеописанных
решений не является удовлетворительным,
так как в обоих случаях можно отображать
только предварительно подготовленные
символы на матрице. Поэтому используются
дисплеи, способные отобразить любую
цифру. В большинстве случаев используются
элементы с двумя состояниями, которые
опрокидываются под воздействием
электрического импульса. В то время, как
активная поверхность покрыта
светоотражающим слоем, пассивная
поверхность - черная. Пример дисплея такой
конструкции дан на рис. 10.7. Аналогично
можно с помощью светодиодов создать
дисплеи, способные отобразить любую
цифру.

Ю.3.1

Предупреждающие устройства

в 19» ^47] дан пример предупреждающего устройства, пущенного в эксплуатацию
в г. при въезде в город Линсенхофен. В качестве управляемого дорожного знака
н°м случае используется символ «50», выполненный с помощью световодов.
Рис. 10.8 Предупреждающее устройство
перед въездом в город

Причиной установки знака бьцщ
тяжелые происшествия, в результате
которых в период от 1981 до 1997 г
погибло десять человек, пять
человек было тяжело ранено.

Управляемый дорожный знак
«50» установлен на расстоянии
120 м перед указателем с названием
города и 120 м перед знаком
установлена пара индуктивных
петель для измерения скорости
движения. Для оценки
эффективности знака на расстоянии
приблизительно 20 м после знака
установлена еще одна пара
индуктивных петель, измеряющая
скорость при въезде в город.

Результаты воздействия информации об ограничении максимальной скорости до
50 км/ч неоспоримы, см. табл. 10.1. Если предостерегающее устройство выключено,
то только 41 % водителей въезжает в город скоростью ниже 60 км/ч, а при включенном
предупреждающим знаке их количество увеличивается до 92 %. Это очевидный
результат действия динамической информации.

Таблица 10.1 Влияние предупреждающего устройства на соблюдение знака,
ограничивающего скорость

Скорость	Устройство выключено	Устройство включено
До 50 км/ч	8,6%	65,1 %
До 60 км/ч	32,4 %	27,1 %
До 70 км/ч	36,0 %	6,3 %
До 80 км/ч	17,1 %	1,2%
До 100 км/ч	5,9%	0,3%
Более 100 км/ч	0,4%	0,0%

Кроме использования предупреждающих систем при въезде в город управляемые
знаки используются в случае опасных поворотов, которые водитель проходит на
чрезмерно высокой скорости. Они также используются перед опасными перекрестками.
На рис. 10.9 показан пример опасного поворота, перед которым установлена
предупреждающая система, информирующая водителя о том, что безопасная скорость
проезда поворота составляет 80 км/ч. Из рисунка видно, какое значение эта информация
имеет ночью.
зНака, ограничивающего скорость, в подобных случаях используются

Опасный поворот - направо/налево»,
^Опасные повороты - с первым поворотом
«Скользкая дорога».

направо/налево»,

Знаки могут чередоваться,

Рис. 10.9 Предупреждающий знак перед
опасным поворотом

в результате чего водитель получает
информацию о максимально
допустимой скорости и причине ее
ограничения. Если в данном месте
полиция осуществляет время от
времени контроль, то
рекомендуется к знаку ограничения
скорости добавить надпись
«ЛОКАТОР».

При разработке таких систем
следует поступать с учетом
темематических приложений. Это
означает, что система должна всегда
содержать устройства записи
и обработки данных для того, чтобы

можно было оценивать ее эффективность. Оценка, приведенная в [147], показывает,
что отношение стоимости оборудования к результату (снижение ДТП) равно 1 : 4,9,

что является существенным доводом реализации таких систем.

Эксперименты с предостерегающими устройствами проводились, конечно, не только
в Германии. В распоряжении имеются и результаты широкомасштабных исследований
в Великобритании [149]. На автомагистрали Ml у Лейцестершер было установлено
устройство, которое сначала

измеряет скорость транспортного
средства, потом снимает и считывает
номерной знак и на информационном
табло отображает надпись:
«Скорость L9620SG 60 МРН1»,
рис. 10.10. Перед установкой
устройства средняя скорость
составляла 57.2 миль/ч (предельно
допустимая скорость 50 миль/ч).
После установки устройства средняя
скорость понизилась до 47,2 миль/ч.

с' Ю.1о Управляемая предупреждающая
система в Великобритании

1 мрн = .

миль в час
Рис. 10.11 Предостерегательный знак
перед длинным спуском

предельно допустимую скорость 40 км/ч. Для этой цели в полотне дороги установлены
две индуктивные петли, которые способны отличить грузовой автомобиль от легкового.

Если скорость грузового автомобиля больше допустимой, то водитель получает
информацию путем чередования дорожных знаков «Опасный спуск» и «Максимальная

скорость». Отдел транспорта столицы Праги анализировал эффект системы в течение
одного года и констатировал, что количество происшествий снизилось до 2 ДТП в год.

Рис. 10.12

Опасный поворот на выезде из
автомагистрали D5
с управляемым знаком

Первые УпРавляемые
дорожные знаки в ЧещСКо$
Республике были использованы ца
длинном крутом спуске улицы
«К Баррандову», в конце котор0го
имеется правый поворот, где имели
место частые ДТП фургонов (12_
18 серьезных ДТП в год)
Причиной является перегрев
тормозов и последующая авария
на повороте в конце длинного
спуска. На этой дороге были
использованы управляемые знаки
на базе световодов, на которых
попеременно отображались
символы «Крутой спуск»
и «Ограничение максимальной
скорости» в том случае, если
скорость фургона превышает

Тяжелая авария французского
автобуса, которая произошла на
въезде на автомагистрали D5
в Праге, где имеется очень крутой
поворот, при которой погибло
несколько человек, привела
к установке телематическом
системы безопасности. Система,
кроме мигающих указателей
поворота, показывающих
направление поворота, использует
управляемые дорожные знаки,
приводимые в действие при
превышении	допустимой

скорости. Знак «Опасный
поворот» чередуется с символом
«Прочие опасности» (рис. 10.1 )
Знаки установлены на достаточно
большом расстоянии до опасного
поворота. Для измерения скорое
использованы инфракрасн

детекторы.
10.3.2

10.4

Средства успокоения движения

транспортных потоков

Рис. 10.13

Устройство, информирующее
° фактической скорости движения

На аналогичном принципе, однако, для
другой цели работают информационные
дисплеи, располагаемые в населенных пунктах
и предназначенные для информирования
водителей об их мгновенной скорости.
Устройства устанавливаются обычно вблизи
школ, загруженных пешеходных переходов
и т. п. В местах измерения предполагается
малая интенсивность движения и его
относительно малая скорость. Поэтому для
данной цели успешно используются
и механические дисплеи.

Система ставит своей целью информировать
водителя о его скорости. Поэтому над дисплеем
предусмотрена надпись «Ваша скорость
составляет», дополненная конкретным
значением скорости. Такое решение имеет сильное
психологическое воздействие (рис. 10.13).

В качестве датчиков в большинстве случаев
используются инфракрасные датчики. Эти
устройства являются часто мобильными
и состоят из аккумулятора питания, столба
с информационным дисплеем, на котором
обычно расположен датчик измерения скорости.
Благодаря простоте конструкции, систему
можно перемещать и таким образом улучшать
транспортную ситуацию в определенной
области. Петли индукции используются только
в случае стационарных устройств.

УСТРОЙСТВА БЕЗОПАСНОСТИ

ДЛЯ ИНВАЛИДОВ

Кроме стандартных способов обеспечения безопасности, как например,
°арьерные переходы на перекрестках, акустические извещатели сигналов
°оодно» и «Стой» или кнопки для пешеходов, начинают использоваться высшие
Р^ы связи участника с соответствующей аппаратурой.

с а Рис. 10 14 в качестве примера показан способ связи слепого человека
Для Р°иством сигнализации. В данном случае увеличивается длительность времени
заК1)ПеРехода с помощью небольшого устройства связи, которое с помощью
зеле^ИР°Ванного сигнала информирует о tqm, что можно изменить длительность
иСХо °г° Сигнала перехода для пешеходов. Нормально время для перехода определяется

Дя из скорости пешехода 1,4 м/с. Более совершенное устройство ведет связь
и с транспортными средствами, и информирует водителя об этой специально^
функции. Повышению эффективности систем, обеспечивающих безопасность
пешеходов, способствует установка камер CCTV.

Интересным приложением является связь слепого с трамваем. Система работает
в диапазоне СВЧ, и трость оснащена двумя кнопками. При нажатии на первую кнопку
трамвай отвечает, сообщая свой маршрут, а при нажатии второй кнопки слепой сообщает
водителю о своем намерении ехать. Трамвай также должен быть оснащен соответствующИм
устройством, которое подключено к шине транспортного средства. Описанная система
является ценным вкладом в дело обеспечения безопасности инвалидов.

Рис. 10.14 Светофор, осуществляющий связь с инвалидами

10.5 ИЗМЕРЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ЭЛЕМЕНТОВ ДОРОГИ

И ХАРАКТЕРИСТИК УСЛОВИЙ

ДВИЖЕНИЯ

Качество поверхности и фактическое состояние дороги, а также видимое ь
оказывают большое влияние на безопасность участников дорожного движения.
Существует несколько категорий измерения геометрических параметров дорог:
• измерение геометрических элементов, служащее для оценки влияния
транспортных потоков на окружающую среду (СО, дым),

•	определение чрезвычайных состояний в тоннелях (пожар, дым),

•	оценка состояния проезжей части дороги (влажность, обледенение).

•	оценка видимости вдоль дороги.

Каждая из вышеперечисленных величин может оказывать влияние на безопасное^
движения и поэтому является предметом измерения в ряде телематичес
приложений. Измерения основаны на различных физических принципах и
подробное описание выходит за рамки настоящей главы.
доверители обледенения: определяют наличие льда на поверхности дорожного
покрытия по следующим параметрам:

температура воздуха,

температура поверхности дорожного покрытия,

температура земляного полотна под поверхностью,

, относительная влажность,

. состояние поверхности дорожного покрытия (мокрая, сухая).

В зависимости от технического уровня оборудования используются и другие
датчики (мощность солнечных лучей и т. п.). Как правило, точка измерения
оборудована местной системой измерения, которая осуществляет основную
обработку и которая передает предварительно обработанные данные
в вышестоящую систему.

Одним из основных требований, предъявляемых к системе — это требование
достоверного прогноза образования обледенения. Системы передовых
из! отовителей способны предсказать обледенение за три часа до его появления,
что дает возможность организовать своевременный зимний уход за дорогой.
Следующее требование касается возможности включения устройств в систему
управления транспортом в городах или на автомагистралях, так как в таком
случае можно своевременно не только привести в действие системы
предупреждения, но и информировать водителей посредством радиовещания,
RDS-TMC и т. д.

Устройства измерения слоя воды на дороге — имеют значение в качестве составной
части системы безопасности. Они могут обеспечить снижение скорости
движения перед опасными местами. Для измерения используются различные
датчики, установленные непосредственно в полотне дороги.

Измерение направления и силы ветра: В некоторых местах дорог, например, в местах
выезда из дорожной выемки имеют место происшествия, вызванные сильным
боковым ветром. Их можно предупредить своевременным снижением скорости
транспортных средств и иным информированием водителей. К самым простым
измерителям относятся анемометры, скорость вращения ротора которых
пропорциональна скорости ветра. Самые современные устройства оснащены
приемником и передатчиком на базе ультразвука. Стандартный предел
измерения скорости ветра составляет 0-20 м/с.

Измерение видимости: Датчики для измерения видимости часто непосредственно
соединены с системой управления, которая активизирует управляемые
Дорожные знаки, сигнализирующие пониженную видимость. Измерение
видимости основано на принципе отражения света от частиц воды или тумана.
В таком случае приемник и передатчик установлены в общем корпусе. При
отсутствии тумана или дождя никакая часть излучаемого света не возвращается
на вход приемника. Плотность тумана или дождя определяется по отношению
отраженного сигнала к излучаемому.

Для целей безопасности движения требуется измерять видимость в пределах
°т 20 м до 500 м.
10.6

ВЗВЕШИВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ БЕЗ ИХ ОСТАНОВКИ

Качество дорог сказывается, кроме прочего, и на безопасности участников
дорожного движения. Нет сомнений в том, что основным источником износа
и повреждения дорог является грузовой транспорт и, в частности, сильно нагруженные
фургоны. Взвешивание на граничных переходах осуществляется регулярно, однако
оно не имеет смысла, так как за перегрузку транспортных средств нет никаких
наказаний и, кроме того, возможности полиции, осуществляющей контроль, сильно
ограничены. Статическое взвешивание транспортных средств неприемлемо с точки
зрения времени. Очень полезным дополнением статических контрольных весов
является технология взвешивания на ходу (Weigh-In-Motion: WIM).

Рис. 10.15 Типичная конфигурация системы
взвешивания на ходу

Технология WIM является типичным приложением телематики, так как она
использует систему управляемых дорожных знаков в комплекте с совершенными
датчиками и устройствами связи. На главной дороге, рис. 10.15, перед местом
взвешивания установлены информационные табло, информирующие о том, что
грузовые транспортные средства должны с дороги свернуть к месту взвешивания.
Для контроля того, что все транспортные средства выполнили этот приказ, за
ответвлением установлена пара петель индукции, способная идентифицировать
грузовой автомобиль и подходящим образом информировать о том, что он не
подчинился приказу взвешивания.

В полосе ответвления установлены датчики для взвешивания, причем с помошы0
управляемых знаков скорость при проезде через датчики снижена до требуемого
значения. Если вес транспортного средства не превышает допустимое значение, т0
оно направляется обратно на главную дорогу. В противном случае оно направляется
направо на стоянку, где дело нарушения разбирается при участии полиции.
03вешивание на ходу - это технология, известная десятки лет. При этом ее
циЯ не является сложной, как могло бы казаться на первый взгляд. Датчики,
PeaJ е легко устанавливаются в полотне дороги, способны и при скорости движения
к°т а 130 км/ч обработать информации о массе транспортного средства, нагрузке
и (грУппЫ осей)' °б отношении нагрузки тягача и полуприцепа.

Используя эти датчики, можно, например, определить размер платы за
льзование дороги в зависимости от массы, а также размер штрафа в зависимости
Н степени перегрузки транспортного средства. Данные, полученные при эксплуатации
°тих датчиков, могут быть использованы специалистами по транспорту, строительству
машиностроению при проектировании новых дорог и дорожных объектов, а также
п и управлении дорогами (управление уходом) для прогнозирования повреждения
транспортной инфраструктуры в зависимости от модели нагрузки (loading pattern).

Использование технологии WIM может быть недорогим. При внедрении этой
технологии в Словакии (1996 г.) была определена окупаемость инвестиции
в строительство одного измерительного пункта в размере 2—3 месяца.

Наиболее эффективной следует считать комбинацию взвешивания на пограничных
пунктах и выборочного взвешивания внутри страны. В результате этого можно
исключить поведение водителей, заключающееся в том, что они после взвешивания
на границе поднимут одну ось для экономии шин, горючего и для удобства езды. Однако
этим самым они увеличивают давление, действующее на полотно дороги.

Другие проекты повышения безопасности транспорта, основанные на
использовании техники WIM, находятся пока в начале реализации. Речь идет, в первую
очередь, о снижении скорости быстро движущегося тяжелого грузового автомобиля
перед длинным спуском, для чего при идентификации такого автомобиля (датчик WIM
и две петли индукции или радиолокатор) приводятся в действие знаки «Ограничение
максимальной скорости» и «Крутой спуск». Таким же образом можно снизить скорость
транспортного средства перед крутым поворотом. Следующим местом использования
системы являются перекрестки в конце крутых спусков, где идентифицируется
грузовой автомобиль, подъезжающий к перекрестку, и устройство управления
светофором увеличивает длительность зеленого сигнала или изменяет
последовательность фаз так, чтобы грузовой автомобиль мог проехать через
перекресток в течение зеленого сигнала.

Р|,с- /ft/6

ADR-2000 - HSW1M (изготовитель «Tenzovahy, s. г. о.»)
Рис. 10.17

Узел датчика для взвешивания
транспортных средств

Рис. 10.18

10.6.1 Датчики веса
транспортных
средств WIM

Датчик веса, устанавливаем^
непосредственно на доро?е
работает и при высокой скорости
транспортного средства.

Он устанавливается в полотне
дороги вместе с индуктивной петлей
для классификации транспортного
средства. После проезда через петлю
можно с помощью сигналов снизить
скорость быстро движущихся
перегруженных транспортных
средств или направить их в пункт
комплексного взвешивания. Датчик
питается от аккумулятора,
обеспечивающего его работу
в течение восьми недель, или от
солнечной батареи, рис 10.16
ирис. 10.17.

Следующий тип датчика

WM-2 - LSWI (фирма «Tenzovahy, s.r.o.»)

является подходящим для
комплексного анализа весовых

Рис. 10.19 Узел датчика

отношений грузового автомобиля
(общая масса, отношение нагрузки
тягача и полуприцепа, поперечная
неравномерность нагрузки),
рис. 10.18. Он устанавливается
в бетонном фундаменте заводского
изготовления с обеспечением
отвода воды и зимнего подогрева.
Он используется в таможнях, перед
мостами с ограниченной несуШеИ
способностью, а также у выездов из
карьеров, песчаных карьеров и т. Д-
Узел исполнения датчика показан на

рис. 10.19.

Станции управления получают мгновенную информацию о массе транспортного
средства. Пример информации, выводимой из компьютера, показан на рис. 10.20.

Взвешивание на ходу в течение многих лет интенсивно внедрялось в ряде стран-
на рис. 10.21 показан датчик LINEAS (изготовитель фирма Kistler - Швейцария •
Кремниевый пьезоэлектрический датчик, не нуждающийся в уходе и обладают
Рис. 10.20

Типичная информация на экране станции WIM

Рис. 10.21

Кремниевый пьезоэлектрический датчик

практически неограниченным
сроком службы. Он работает при
высокой скорости и обеспечивает
высокую точность измерения. Он
собирает данные для транспортной
статистики и его можно
использовать для определения
оптимального тарифа платы за
проезд.

Специальная конструкция
датчика, сердечник которого
образован профилем из
прессованного алюминиевого
сплава высокой прочности,
компенсирует воздействие
горизонтальных сил на

поверхности полотна дороги,
в результате чего датчик снимает
только вертикальные силы.

На следующем рисунке,
рис. 10.22, показан датчик
MODULAS. Датчик имеет
параметры, подобные параметрам
датчика Lineas. Он обладает
высокой точностью взвешивания
и легковых автомобилей, благодаря
наличию 32 независимых

• Ю.22 Датчик MODULAS

кремниевых датчиков, и может быть
использован и в случае измерения действия сил
под поверхностью полотна дороги, рис. 10.24.

Пример распределения давления шины на
полотно дороги показан на рис. 10.23.

Данные, измеренные под поверхностью
проезжей части дороги, используются при
проектировании дорог. Оба датчика обладают
температурной, электрической и механической
стабильностью. Датчики WIM очень легко
устанавливаются без больших вмешательств
в полотно. Для установки необходимы пазы
шириной 10-15 см и глубиной 8-10 см
различной длины или пазы в панельных
фундаментных блоках. В случае
необходимости их можно также легко вынуть
и установить в другом месте.
Рис. 10.23

Пример распределения давления

Распределение давления под поверхностью дороги

Рис. 10.24

10.7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Системы безопасности являются очень важной составной частью телематических
систем. Поэтому при создании архитектуры эти системы следует использовать
и постепенно включать их в системы управления транспортным потоков. Большое
внимание уделяется диверсификации интеллекта оборудования, которая в случае, когда
речь идет о локальных интеллектуальных системах, может существенным образом
снизить требования, предъявляемые к структуре связи.
ИНФРАСТРУКТУРА
связи

11

11.1	Основные понятия.......404

11.2	Введение

в телекоммуникационные
сети...................419

11.3	Разделение

телекоммуникационных
служб..................421

11.4	Классификация
радиокоммуникационных
служб.......................428

П.5 Реализация

телекоммуникационных
и радиокоммуникационных
сетей..................430

П.6 Заключение..............478
Связь играет первостепенную роль при реализации транспортных телематически
систем, так как она обеспечивает передачу информации в виде:

команд устройствам, установленным на дорогах,

данных транспортных детекторов, метеорологических и экологических датчиков
сит налов звука и видеосигналов от устройств SOS и видеокамер,

данных характеризующих состояние оборудования,

данных, передаваемых между центрами управления и т. п.

Объемы информации, передаваемой с помощью различных средств связи
составляют от единиц битов в сутки до единиц Гбит/с. Устройства и линии связи
часто представляют собой критический и дорогостоящий элемент транспортных
систем, и их решению транспортный инженер должен уделять максимальное
внимание, так как они играют решающую роль в успешной эксплуатации
интеллектуальных транспортных систем. Упор делается не только на оптимальный
проект системы связи, но, не в последнюю очередь, и на последующие
эксплуатационные расходы.

Отдельные телематические приложения, которые используются или будут
использоваться в данной части транспортной системы, предъявляют различные
требования к характеру передачи информации. Информацию можно разделить по
следующим основным критериям:

Передача данных - системы предъявляют различные требования к интерфейсу
передачи данных и к параметрам передачи. Требуемая скорость передачи лежит
в пределах от единиц битов в час или даже в сутки до десятков Мбит/с.

Передача речевой информации - стандартная полоса пропускания аналогового
канала составляет 300-3400 Гц. В транспортных системах так же, как
и в классической телефонии, наблюдается переход к цифровым методам
передачи речи.

Передача изображения - довольно жесткие требования предъявляются к физическому
слою и высокой скорости передачи (до 5 Мбит/с) в случае динамической
обработки видеоинформации. Минимальные требования к каналу передачи
предъявляет способ передачи, так называемого, медленного видеосообщения
(кадра), сокращенно CCTV. Для передач в рамках транспортных систем
используется сжатие данных (JPEG, MPEG), для которых является достаточной
более узкая полоса пропускания.

Мультимедийная передача - этот вид передачи часто называется передачей
в широкополосной сети. В одном канале связи передаются совместно сигналы
звука, изображения и данные систем ATM, Fast ETHERNET, Sonet и т. п.
Решение может потребовать повышенные капиталовложения, однако
эксплуатационные расходы могут быть низкими.

Система связи должна обладать не только указанными основными параметрами,
но она должна удовлетворять требованиям потребителя, предъявляемым
к доступности, безопасности и надежности работы.
{3 литературе существует множество определений понятия «доступность», которые
ажают время, в течение которого служба (телематическое приложение),
ставляемая заказчику, не действует. Это определение имеет большое значение
^еНно в таких областях, где требуется принимать быстрые динамические решения.
°С° аким областям принадлежит и транспорт. Значение доступности каналов связи
^рт быть определено в зависимости от времени и может быть выражено
следую^ образом.

D = Dps + Ds + Dfv

т) - общая дост} пность,

ГДс-

D - доступность систем связи, которую можно обеспечить, например,
1 резервированием оборудования (горячие резервы систем связи),

Ds — доступность сервиса, которая определена количеством сервисных
работников (если значения Dps и D^, недостаточны, то нужно будет
обеспечить соответствующую сервисную сеть),

1)^ - доступность физического слоя сети, которая может быть увеличена
резервированием каналов передачи или подходящей структурой сети
(например, кольцевая сеть).

При создании сети связи необходимо доступность понимать как множество частных
значений доступности отдельных сегментов, обеспечивающих работоспособность сети
при заданном коэффициенте доступности D.

Вторым важным понятием является безопасность передачи информации. И это
понятие имеет много значений в зависимости от точки зрения. В области телематики
дело касается, прежде всего, обеспечения защиты информации. Безопасности передачи
в постоянных сетях можно достичь программным обеспечением центров и отдельных
приложений. В случае радиотехнических средств безопасность передачи
обеспечивается архитектурой собственной сети связи и протоколом передаваемого
сообщения (кодированием). Особые требования к защите передачи предъявляют
к информации, касающейся безопасности дорожного движения.

Понятие надежности каналов связи необходимо понимать как совокупность
значений надежности частных элементов всей коммуникационной сети. Надежность
передачи определена надежностью работы составных устройств, качеством
физического слоя и степенью защиты выбранных технических средств от воздействия
электромагнитных помех (ЕМС). Надежность связи непосредственно связана
с понятием доступности.

v точки зрения передачи данных существуют следующие телематические области:
Область обеспечения только сбора данных для их последующей обработки - это
приложение не требует быстрой передачи информации и в данном случае можно
использовать обычные средства связи (сообщения SMS, Интернет).

Приложения, обеспечивающие динамическую (двухнаправленную) обработку
информации - (речевая информация, изображение), в случае которых
информация немедленно обрабатывается с целью принятия последующих мер
по регулированию транспорта. Для передачи такой информации необходимо
обеспечить высокую доступность системы связи. Нарушение переду
информации могло бы привести к транспортным проблемам. В данном случ^
необходимо обеспечить и на уровне доступа (локальном) надежную
и своевременную передачу информации. Поэтому в Европе можно отметит
строительство специальных городских сетей высокой доступности с достаточно
качественной системой связи (интегральная передача информации). Отдельные
узлы сетей расположены как можно ближе к локальным средствам
транспортных систем. На уровне транзита эти каналы связи обеспечат передаЧу
информации для городских и государственных учреждений и институтов.

В городских агломерациях можно ожидать бурное развитие телематических
приложений наряду с растущими требованиями к доступности. Предполагаемое
развитие автомобильного транспорта связано с необходимостью передачи большого
объема данных. Для регулирования транспорта во все большей мере будут
использоваться телематические приложения с динамической характеристикой передач.
Поэтому проект системы связи наряду с текущими потребностями должен учитывать
и будущее развитие так, чтобы вложенные средства окупались и чтобы с достаточным
опережением была создана инфраструктура для передачи информации, обладающая
достаточными качеством и пропускной способностью.

Первая часть настоящей главы посвящена объяснению основных понятий из
области техники связи [152]. Ниже более подробно описываются отдельные системы,
которые можно использовать в области управления транспортом, причем главное
внимание уделяется широкополосной передаче, которая является основой создания
информационного общества.

11.1	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

11.1.1	Структура системы связи

Основная структура системы связи показана на рис. 11.1. Принимаемая информация
поступает от различных источников и в различной форме. Петли индукции дают
информацию о присутствии транспортного средства в виде импульсов в то время, как
например, информация из блока SOS имеет речевую форму и информация
камеры - форму изображения. Эти информации необходимо преобразовывать в форму,
подходящую для передачи в устройстве с общим названием модулятор, которое
передает преобразованные данные передатчику. Канал связи образован, по существу,
проводной и оптической линиями, а также линией радиосвязи. На рисунке показан
источник помех, которые присутствуют в любом канале связи. В точке приема
происходит обратный процесс, результатом которого является получение информации
в нужной форме (команды управления транспортными устройствами, изображения
на мониторах центра управления транспортом и т. п.).

Общее определение управления в области транспортных систем - эТ°
целенаправленное воздействие на выделенный участок реального мира, регулируют66
происходящие в его пределах действия и процессы так, чтобы результатом этого
воздействия было выполнение определенных представлений и требований, выраженных
целью управления [151]. Весь процесс управления любым техническим процессом связан
с получением информации о величинах, характеризующих этот процесс ПроиеСС
Рис. 11.1 Основная структура цепи связи

Двмедуяятор

Прием
информации

определен потоком информации. Его основные звенья с точки зрения потока информации
показаны на рис. 11.2.

Примеры способа реализации:
- измерение
- наблю дение

- иены дан не

- сравнение

- вычислен не

- I ен ери рок нн не

- фильтрация

- установка

- включение

принятие решения
- хранение

Рис. 11.2 Основные звенья потока информации в процессе управления

Под понятием информация можно подразумевать все, что является отражением
определенного факта или события, которое произошло. Так, например, изменения во
времени управляемого значения скорости транспортного потока отражают изменения,
вызванные внешними воздействиями (скоплением большого количества транспортных
средств), и несут информацию о внешнем воздействии на процесс. При управлении
ЭТУ информацию необходимо принять и передать ее системе управления, которая на
ее основании генерирует информацию о необходимом вмешательстве в протекающий
процесс.

И.1.2 Сигналы

Получение информации о состоянии транспортного процесса связано с измерением
пеличин или с передачей информации звука и изображения. Для обозначения величин,
Изменение которых отражает технически передаваемые данные о значениях
Раметров, характеризующих протекание процесса, используется название «сигнал».

Н качестве параметра информации можно использовать непосредственно
в Менную зависимость сигнала. Его изменения но существу аналогичны изменениям
пины, о которой сигнал информирует, и такой сигнал называется аналоговым.
Информационным параметром аналогового сигнала может быть амплитуда, которая
может принимать любое значение в заранее заданных пределах.

Сигналы, отражающие реальный процесс, имеют в большинстве случаев общу1о
форму. Если речь идет о периодических сигналах, то их можно представить в вцде
суммы синусоидальных функций различных амплитуд, частот и фаз. Сигнал, указанный
на рис. 11.3, который может быть, например, сигналом спидометра, можно представить
в виде суммы синусоидальных функций, спектр которых указан на том же рисунке
Таким же образом можно представить и импульсные сигналы. Существует общее
правило, что чем короче импульс, тем шире его спектр. Математический аппарат
используемый для преобразования сигнала из временной области в спектральную
область, называется преобразованием Фурье.

Синусоидальный сигнал можно аналитически выразить в виде:

и = U sin(2n/Z)

где и - мгновенное значение сигнала в момент времени t, U - амплитуда сигнала
и/- частота, равная обратному значению периода сигнала, рис. 11.4.

Если изменение сигнала происходит в определенные моменты времени, т. е.

Рис. 11.3 Разложение периодического
сигнала в синусоидальные
составляющие

в определенных тактах, то такие
сигналы называются дискретными во
времени. Такие сигналы получаются
в результате	квантизации

определенной непрерывной величины.
Кванты могут быть представлены
размахом импульса — импульсный
сигнал — или выражены в цифровом
виде - цифровой сигнал. С другой
стороны, непрерывные сигналы
характеризуются зависимостью
информационного параметра от
времени, т. е. они являются
непрерывными функциями времени.

При цифровом представлении
уровень сигнала определяется
с помощью восьми или большего
количества битов. Для передачи
большинства данных, снимаемых
с датчиков,	восьмибитовая

квантизация является достаточной в то
время, как для передачи звука,

обеспечивающей качество записи на компакт-диске CD, используется квантизация с 16
и более битами. Погрешность, вызванная квантизацией аналогового сигнала,
проявляется в виде шума квантизации, который тем больше, чем меньше количество
битов квантизации.

11.1.3 Модуляция

Моду 1яция - это процесс трансформации сигнала в форму, подходящую для его
передачи по каналу связи. На рис. 11.5 показан сигнал низкой частоты, несуШиИ
Рис. 11-4

Синусоидальный сигнал

ЯЛА;

Рис. 11.5 Процесс модуляции

Результат модуляции

информацию об измеряемом процессе и модулирующий по амплитуде сигнал несущей
частоты. Несущая частота выбрана с таким расчетом, чтобы оптимально передавалась
по данному каналу связи.

П.1.3.1	Амплитудная манипуляция

Амплитудная манипуляция (АМ) используется для передачи аналоговых сигналов
и Для передачи двоичных цифровых сигналов, которые имеют только два уровня,
обозначаемые через 0 и 7, см. рис. 11.6. Кроме амплитудной манипуляции, иногда
используется амплитудно-кодовая манипуляция, которая обозначается английской
аббревиатурой ASK (Amplitude Shift Keying). Эта техника является очень простой
и Удобной в использовании, но ее помехоустойчивость ниже и ошибочность выше.

01 вид манипуляции в области транспортных систем используется довольно редко.

^•1-3.2 Частотная манипуляция

$ приложениях двоичных цифровых сигналов в рамках транспортных систем часто
Или°ЛЬЗ’>/СТСЯ манипУляция (ЧМ), называемая по-английски FM-Frequency Modulation
и FSK - Frequency Shift Keying, благодаря ее относительной простоте и шумовой
защищенности. Из рис. 11.6 явствует, что значению 1 соответствует более высока
частота и значению 0 - более низкая частота.

Амплитудная манипуляция

Двоичный
знак

Частотная манипуляция

Сигнал

Рис. 11.6

Основные способы реализации цифровых сигналов

11.1.3.3 Фазовая манипуляция

При фазовой манипуляции фаза сигнала сдвигается во времени в зависимости от
значения двоичного сигнала. Данный тип манипуляции требует передачи опорного
сигнала для дет ектирования. Данный тип манипуляции часто используется в области
коммуникаций.

Часто используемой модификацией фазовой манипуляция является
дифференциальная фазовая манипуляция (DPSK). Фаза каждого последующего
сигнального элемента определяется по отношению разности к предыдущему элементу.
При передаче двоичного уровня 0 фаза по отношению к предыдущему элементу не
меняется, а при передаче двоичного уровня 1 фаза изменяется. На рис. 11.7 показана
двоичная дифференциальная фазовая манипуляция с фазовым сдвигом 180°.

11.1.4 Канал передачи

Линия передачи или канал передачи представляет собой коммуникационную среДУ»
служащую для передачи модулированного сигнала. Качество канала связи определяет
качество приема и декодирования сигнала.

11.1.4.1 Ширина ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ КАНАЛА, ЗАТУХАНИЕ

Ширина полосы пропускания канала определена частотами сигналов,
передаваемых каналом связи без существенного затухания. Под понятием затух311
Двоичная фазовая манипуляция

10	0	111

Рис- И-? Пример двоичной разностной фазовой манипуляции (DPSK)

подразумевается падение относительных амплитуд передаваемых сигналов. Степень
подавления сигналов зависит от физических и электрических параметров канала связи.
Например, для телефонной связи достаточной является ширина полосы пропускания
3100 Гц (от 300 Гц до 3400 Гц) в то время, как для высококачественной передачи
сигнала цветного телевидения необходима полоса пропускания шириной около 6 МГц.

Уровень затухания принято выражать в децибелах (дЬ). Например, затухание
мощности сигнала, поступающего от передатчика (Р0 к приемнику (Р2), выражается
в виде умноженного на 10 десятичного логарифма отношения мощностей, а затухание
амплитуды сигнала - в виде логарифма отношения амплитуд, умноженного на 20:
	P[dB]=/01og10^

и значению 3 дБ соответствует потеря передаваемой мощности 50 %. Ширина полосы
пропускания, как правило, определяется разностью максимальной и минимальной
частот, затухание на которых составляет -3 дБ, рис. 11.8.

Ширина полосы пропускания ограничивает скорость передачи (бит/с, бод).

Ширина полосы пропускания канала связи
Теоретическая зависимость между шириной полосы пропускания и максимально
скоростью передачи определяется по формуле

В = 2 W

[де В - максимальная скорость передачи (бод), обеспечиваемая каналом связи
с шиоиной полосы пропускания W На рис. 11.9 показана приблизительная зависимость
затухания сигнала в зависимости от его частоты в различных каналах связи.

Приемники также принимают сигнал определенного уровня. Если уровень входного

Спа»шлий

Телефонией каЬе'л	Ковхсиаи4*)е

гябеД	СПЧ1ЛП1	«беж

Рис. 11.9. Зависимость затухания от частоты

сигнала выше заданного значения, то сит нал может быть искажен в результате его
ограничения. С другой стороны, при уровне сигнала ниже определенного порогового
значения может возрасти ошибочность детектирования битов Интервал, ограниченный
максимальным и минимальным допустимыми сигналами, называется динами1 еским
диапазоном приемника. При проектировании системы связи всегда необходимо
осуществить анализ мощности сигналов, например, по рис. 11.10.

Рис. 11.10 Анализ мощности в простой оптической линии ^вязи
11.1-5

Уплотнение

Метод уплотнения позволяет увеличить пропускную способность канала связи,
используемого для передачи двух или большего количества сигналов. Принципиальная
схема уплотнения показана на рис. 11.11.

Рис. Н.П Уплотнение канала связи, передающего несколько сигналов

В транспортных системах используются частотные мультиплексоры FDM
(Frequency Division Multiplexing), временные мультиплексоры TDM (Time Division
Multiplexing), кодовые мультиплексоры CDM (Code Division Multiplexing) или их
комбинации. Свойства отдельных мультиплексоров сигналов:

FDM:	для каждого передаваемого сигнала выделена отдельная полоса частот;

TDM:	в пределах кадра выделен участок времени для каждого сигнала;

FDM/TDM: временное уплотнение каналов с различными частотами;

CDM:	различные специфические двоичные последовательности .для каждого канала

11.1.5.1	Частогный мультиплексор

При этом методе уплотнения вся полоса пропускания канала связи разделена на
соответствующее количество подканалов, характеризуемых определенной несущей

Рцс- 11.12

Принцип частотного мультиплексирования
частотой и шириной полосы пропускания. На рис. 11.12 показаны три KaHajla
с несущими частотами 420, 640 и 660 Гц. Система должна обеспечить такую развязку
каналов, чтобы не было переходных искажений.

Типичным приложением в транспортных системах является передача сигналов
нескольких камер по одному оптическому волокну, причем с помощью дополнительных
несущих частот передаются данные и сигналы звука.

11.1.5.2	Временной мультиплексор

Мультиплексор, работающий по принципу временного уплотнения, выделяет
отдельные отрезки времени для связи вышестоящего центра с каждым транспортным
датчиком. На рис. 11.13 показано 8 различных сигналов, которые периодически
квантизируются и поочередно передаются по одному каналу связи. При этом для
идентификации оконечного устройства используется специальный адрес, который
обеспечивает, что именно данное устройство получит правильный сигнал.

Рис. 11.13 Принцип временного уплотнения

Каждый период повторения разделен на временные участки, количество которых
соответствует количеству подключенных устройств. В указанном примере речь идет
о восьми транспортных датчиках. В течение каждого периода повторения
осуществляется один опрос конкретного датчика.

11.1.5.3	Кодовым МУ1ЫИПЛЕКТОР

При данном способе уплотнения с помощью кода (CDM) для каждого канала
используются различные специфические двоичные комбинации. В результате этого
в одной полосе частот можно передавать сигналы от различных источников. Этот
способ уплотнения часто используется в системах радиосвязи. Он использован
и в системе GPS. В данном случае предусмотрены различные псевдослучайные коДЬЛ
позволяющие осуществлять передачу сигналов от всех спутников на одной несуШей
частоте, не создавая взаимных помех .
И I-6

Шум и радиопомехи

11.1/

Ц1умом

Шум

можно в принципе называть все нежелательные сигналы помех,

генерирУемь1е различными источниками и сопровождающие полезный сигнал. Шум
возникает в канале связи, в приемнике и в передатчике и может иметь различный
харакп1ер и происхождение:

Термический шум: термические флуктуации электронов в нагрузочном сопротивлении
приемника.

радиопомехи:

речь идет об атмосферном шуме, вызванном солнечными
и космическими лучами.

Шум в результате деят ельности человека: сигнал помех, излучаемый транспортными
средствами, телефоном, радиовещанием и телевидением, линиями
электропередачи и т. п.

Шум, возникающий в линии перецачи: переходные искажения в проводных линиях и т. п.

На рис. 11.14 показан входной сигнал без шума, на который в процессе передачи
накладывается случайный сигнал шума.

Р,,с- 11.14	Интерференция сигнала и шума

*1.6.2	Ин !ТРФЕ>1 нция

Интерференция вызвана взаимодействием полезного сигнала с сигналом помех,
Кот°Рым часто являются:

Другие сигналы в общей сети связи: например, переходные искажения между
различными парами одного кабеля связи. Под переходными
искажениями подразумевается наводка в канале сигнала,
Д д	и сходящего из другого канала.

налы других систем связи: например помехи, создаваемые приему телевидения
гармониками других радиовещательных или телевизионных
передатчиков.
11.1.6.3 Отношение сш на, i/шум

Н Ч \CTOTA ОШИБОК ПО БИТАМ

Качество детектированного сигнала в значительной степени зависит от отнощенИя
сигнал/шум (S/N), выраженного в децибелах. В случае двоичных сигналов качество передач^
определяется частотой ошибок по битам BFR (Bit Error Rate). Значение BER тракта от входа
кодера до выхода декодера, которое не превышает НГ6, является приемлемым ддя
транспортных систем. Значения S/N и BER, которые должны обеспечиваться приемником
зависят от способа модуляции и от требований к качеству передачи. В следующем разделе
описывается способ детектирования ошибок и техника обработки ошибок.

Закон Шаннона определяет связь между S/N, пропускной способностью канала
связи и шириной полосы пропускания. Если через S (Вт) обозначить мощность
полезного сигнала, передаваемого по каналу в присутствии белого шума1 мощностью
N (Вт), то пропускная способность С (бит/с) канала определяется по формуле:

(V А

1 +
N J

где W - ширина полосы пропускания канала.

Если применить формулу Шеннона к обычному каналу телефонной связи при
W = 3000 Гц u S/N = 10, то

С = 30000 бод.

Это значение представляет собой верхний теоретический предел, который на
практике может не обеспечиваться. Современные системы передачи речи работают со
скоростью, которая значительно ниже указанного выше значения. Одной из возможностей
обеспечения более высокой скорости передачи, чем в случае амплитудной, фазовой
и частотной манипуляции, является манипуляция, использующая более двух состояний.
Это, так называемая, М манипуляция. Манипуляция (М = 2) - это обычная двоичная
манипуляция. В транспортных системах М манипуляция используется не очень часто,
однако она широко распространена в области телекоммуникаций. Для представления
в табл. 11.1. указаны отношения S/N приемника, при которых обеспечивается одинаковое
значение частоты ошибок по битам при различных видах модуляции сигнала,
передаваемого по одному и тому же каналу.

11.1.7 Защита передаваемых данных

В предшествующих разделах мы говорили о взаимной связи чувствительности
приемника и частоты ошибок по битам (BER). В транспортных системах появляются
ошибки, вызванные импульсными помехами, которые могут вызвать возникновение
групп ошибок в передаваемых пакетах. Техника защиты передачи имеет
первостепенное значение в транспортных телематических системах, так как она
допускает присутствие ошибок определенного класса. Самые простые способы зашиты
не предъявляют особых требований к скорости передачи. Более сложные спосоо
защиты, включающие возможность автоматического исправления ошибок, могУт
занимать более существенную часть передаваемого спектра частот. Ниже даете»

1 Случайная функция с постоянной спектральной плотностью в пределах полосы пропускать
пйСание двух основных способов, к которым относится автоматическое востребование
йовтореНИЯ передачи и предварительный контроль ошибок.

раб‘1‘На

Значения S/N при различных способах модуляции

Модуляция	S/N (дБ)
Двоичная фазовая манипуляция (BPSK)	10,5
Двоичная частотная манипуляция (BFSK)	14,0
М - фазовая манипуляция (M-FSK)	
М = 4	11,0
М = 8	9,5
М = 16	8,5
М = 32	7,5

11 Л.7.1	Автомлгичгсжое востребование повторения

Автоматическое востребование повторения ARQ (Automatic Repeat Request)
представляет собой основной метод преодоления проблем, вызванных ошибками.
Ошибки детектируются путем использования одного или нескольких способов,
описанных в табл. 11.2.

Таблица 11.2 Основные методы обнаружения ошибок при передаче данных

Метод обнаружения	Описание
Контроль четности (вертикальный)	К каждому байту прибавляется один бит. Сумма единиц, содержащихся в байте, должна быть равна четному или нечетному (по спецификации) числу. Метод служит для обнаружения нечетного количества ошибок в байте.
1  Продольный контроль за счет избыточности	После определенной части сообщения (блока) вводится дополнительный байт. Биты нового байта определяются на основании соответствующих битов в каждом байте по методу, подобному котролю на четность. Опять детектируется нечетное количество ошибок по битам. При использовании этого метода вместе с контролем на четность получается весьма эффективное средство обнаружения ошибок.
контрольная сумма	В конец сообщения или блока вводится дополнительный байт. Используемый алгоритм подсчитывает контрольную сумму как функцию передаваемых байтов. Приемная станция использует тот же самый алгоритм и проверяет соответствие контрольной суммы передаваемым данным.
Контроль циклическим избыточным КОДОМ	Один или несколько дополнительных байтов передается в конце передаваемого сообщения или блока. Используемые алгоритмы подсчета обеспечивают защиту от групп ошибок.
горная передача	Повторяется полное сообщение. На приемной стороне оба сообщения сравниваются и в случае их несоответствия детектируется ошибка.
В табл. 11.3 дан пример двух основных методов обнаружения ошибок.

Пример использования метода контроля четности и продольного контрол#
за счет избыточности

Таблица 11.3

Контроль .......г

	Байт данных	1	0	1	0	1	1	1	1
	Сумма единиц байта данных равна 6							
	Общая сумма,	включая	бит нечетности, должна быть нечетной, поэтому бит					
	нечетности имеет значение 1							
Продольный контроль за счет избыточности								
	Четность		Байт данных					
Байт 1	1 1	0	1	0	1	1	1	1	
Байт 2	1	0	1	1 1	0	0	1	0	
Байт 3	1	0	1	0	0	1	1	1	0	
Байт 4	0	0	1	0	0	0	1	0	1	
	Итого 1	3	2	1	2	3	3	2	

Общая сумма определяет количество единиц в каждой колонке. Каждое из этих значений
должно быть нечетным и поэтому необходимо добавить контрольный байт для того, чтобы
это условие выполнялось:

0	0	1	0	10	0	1

Бит четности этого контрольного байта определяется по правилам расчета четности и равен 0.

Если ошибка не обнаружена, то данные принимаются. В противном случае
транспортная система работает с данными следующим образом:

•	Игнорирует принятые данные и использует данные, которые она имела до принятия
новых данных. Такой подход можно использовать, например, при связи транспортного
контроллера с транспортной центральной станцией, где данные мало изменяются,
и поэтому можно работать с данными, полученными в предшествующем цикле.

•	Требует повторной передачи сообщения В данном случае речь идет о передаваемых
данных, которые могут отличаться от предыдущего сообщения. В качестве примера
может служить передача сообщения о состоянии транспортных знаков в тоннеле,
которые изменяются в зависимости от состояний транспорта.

11.1.7.2 Предварительным контроль ошиьок

Этот метод FEC (Forward Error Control) представляет собой второй основной подход
выявления ошибок, включая и возможность устранения определенного ограниченного
количества ошибок. В табл. 11.4 дан краткий перечень свойств метода FEC.

В настоящее время техника FEC не используется в транспортных системах из-за
ее чувствительности к пакетам (burst) шума (длительность пакета шума больШе
времени, необходимого для устранения ошибок). Вместо нее используется техника
чередования кодирования с FEC, которая работает очень надежно и в неблагоприятных
условиях. В данном случае поток битов прерывается с помощью кода, который
преобразует символы сообщения таким образом, что пакет шума воспринимаете*
декодером как случайная ошибка, с которой метод FEC способен справиться-
7аблиЦа

11.4 Основные факторы, влияющие на контроль ошибок

относительная функция ошибок по битам в зависимости от отношения
сигнал/шум S/N

специальные коды, содержащиеся в передаваемом сообщении. Обработка

сообщения, принятого с помощью этого кода, вызывает обнаружение ошибок

-	требует определения стратегии обработки ошибок: система ошибкой
пренебрегает или требует повторной передачи

-	с ростом расстояния растет затухание полезного сигнала и падает
отношение сигнала к шуму (S/N). Для обеспечения требуемого уровня
сигнала иногда приходится использовать повторители сигнала

Длительность вводимых интервалов или пауз должна быть существенно больше
длительности ожидаемого пакета помех.

Недостатком этого метода является сложность алгоритмов для кодов коррекции,
а также необходимость использования дополнительных кодеров и декодеров.

11.1.8 Режимы передач

11.1.8.1 BiL6»i чд

Основные режимы передачи информации по каналу связи следующие

СИМПЛЕКС

ПОЛУДУПЛЕКС

ДУПЛЕКС

В транспортных системах используются все три режима. Тем не менее, наибольшее
значение имеют режимы полудуплекс или дуплекс, так как они способны не только
передавать информации устройствам, но и следить за исполнением ими команд
и контролировать их состояние. Основное описание дано в табл. 11.5.

Таблица 11.5 Характеристические режимы передачи

^Дпередачи	Поток данных	Характеристика	Примечание
СИМПЛЕКС	Только в одном направлении  	►  9	- Не проверяет прием и выполнение команды  - Не позволяет передавать обратное сообщение о состоянии устройства	- Примером является коммерческое радиовещание и телевидение
ПОЛУдуПЛЕКС	В обоих направлениях, но и в данный момент только в одном направлении 	► ◄		—	Не нуждается в комплектных оконечных устройствах на обоих концах канала  —	Необходимо переключать направления передачи  -	Требует определенного времени установления обоих направлений, что снижает пропускную способность	— В кабельном исполнении необходимы два провода, можно реализовать и с помощью 4 проводов, что улучшает параметры канала
Таблица 11.5 Характеристические режимы передачи

ДУПЛЕКС	Одновременно в обоих направлениях  ◄	►	-	Ведет себя как два симплексных канала в противоположных направлениях  -	Обеспечивает независимую одновременную двухнаправленную связь  —	Повышенная стоимость передач  -	Ограничивает пропускную способность канала в случае использования частотного мультиплексора	- В кабельном исполнении используются два провода. Некоторые модемы требуют четырехпроводн ую линию

11,1.8.2 Техника передачи данных

Данные передаются в параллельном или последовательном виде. При параллельной
передаче используется несколько каналов, в результате чего она быстрее
последовательной передачи. Тем не менее, лимитирующим фактором является
стоимость создания трассы передачи, и поэтому данный способ передачи используется
только на короткие расстояния. Типичным примером является параллельная шина
транспортных контроллеров или простые системы управления дорожными знаками,
у которых для каждого символа предусмотрен один бит и, следовательно, один провод.

При последовательной передаче используется только один канал, пропускная
способность которого увеличивается путем временного уплотнения. В основном
используются два вида передачи: синхронная и асинхронная. При синхронной передаче
оба оконечных устройства синхронизированы в начале передачи с помощью
синхронизирующего сигнала, который передается по специальному каналу
(дополнительный провод). После синхронизации передается собственно сообщение,
структура которого соответствует организации телеграммы передачи.
Синхронизирующие сигналы также включаются в интервалы между передаваемыми
блоками данных. Этот способ синхронизации широко используется и для передач
больших массивов данных при высокой скорости передачи.

В транспортных системах в большинстве случаев используется асинхронная
передача, особенно в случае связи между оконечными устройствами в местности
и центрами управления. В этом случае точное время передачи и приема не определено.
Передача данных начинается с битов СТАРТ и заканчивается битами СТОП.
Собственно сообщение передается в синхронном режиме. В результате наличия
упомянутых дополнительных битов скорость передачи ниже, чем в случае синхронной
связи.

Оконечные устройства (модемы: модуляторы/демодуляторы) требуют передали
различных управляющих и контрольных сигналов. Эти сигналы определяю^
исправность аппаратуры на передающей и приемной сторонах Основные
контрольные сигналы следующие:

•	запрос передачи (Request То Send) - это сигнал, сообщающий, что устройство
ждет передачи данных;

•	детектирование несущей CD (Carrier Detect) или CXR на стороне приемника
сигнализирует передатчику состояние детектирования несущей передатчика.
готовность к передаче CTS (Clear То Send) - это сигнал, передаваемый от
приемника к передатчику, сообщающий, что оба модема работоспособны и что
можно начать передачу.

11.2	ВВЕДЕНИЕ

В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ

Под названием телекоммуникационная сеть подразумевается совокупность сетей,
служащих для удовлетворения нужд связи в различных областях транспорта, т. е. сетей,
обеспечивающих телефонную связь, передачу данных, передачу изображения
й мультимедийных сигналов

11.2.1	Архитектура телекоммуникационных сетей

Первой конфигурацией, используемой в транспортных системах, была сеть по схеме
звезда, которая используется до сих пор, например, для связи центра управления
движением с транспортными контроллерами. Эта конфигурация обеспечиваез надежную
работу в реальной шкале времени Постепенный перевес локальных задач потребовал
децентрализованной системы передачи. В этом случае каждый пункт образован одним
устройством, обрабатывающим информацию и ведущим связь с другими удаленными
устройствами в рамках полигональной сети (каждый соединен с каждым), которая
предъявляет большие требования к кабельной проводке, или в рамках сети на базе шины,
которая предъявляет малые требования к кабельной проводке, что, однако, окупается
пониженной скоростью передачи (устройства ведут связь по очереди).

а>

Рис. 11.15

Топология сетей: а) полигональная сеть, Ь) сеть на базе шины,
с) кольцевая сеть, d) звездообразная сеть, е) комбинированная сеть

В транспортных приложениях используются все топологии сетей с тем, что они
реализованы на базе постоянных выделенных линий, служащих только для данной
Цели, или транспортная система окончена интерфейсом связи и для передачи данных
используется общественная телекоммуникационная сеть передачи данных.

При проектировании телекоммуникационной системы необходимо учитывать
преимущества и недостатки отдельных решений., см. рис. 11.16.

В случае постоянных каналов связи в собственности оператора транспортной
системы обеспечена развязка от общественных коммуникационных услуг и с ней связана
°Лее высокая степень защиты коммуникационного канала. Реальное обеспечение
защищенности информации нуждается в немалых средствах для постоянного
Технического обслуживания трасс. Кроме прочего, необходимо иметь в распоряжении
УЖные специальные измерительные приборы и достаточное количество запасных
стси, а также резервные устройства для оконечной телекоммуникационной аппаратуры.
Рис. 11.16

Коммуникационная среда для транспортных приложений, образованная
выделенными линиями или общественной сетью

Передача, реализуемая с помощью общественной сети передачи данных,
обеспечивается на договорной основе ее оператором. Она обеспечивает требуемую
доступность передаваемой информации. Выгодно также то, что пользователь транспортной
системы может не заботиться о новациях аппаратуры и оконечные устройства
оплачиваются средствами оператора общественной сети. При проектировании
телекоммуникационной среды необходимо учитывать затраты за аренду выделенных линий
передачи данных. Существенным является, если оплачивается фиксированная сумма за
аренду линий или если оплачиваемая сумма определяется объемом передаваемых данных.

11.2.2	Основная классификация
телекоммуникационных сетей

Существующие телекоммуникационные сети можно делить в зависимости от
множества критериев [157]:

•	назначение сети: телефонная передача данных, компьютерная и т. п.,

•	функции сети: сеть доступа, транзитная сеть, локальная сеть и т. п.,

•	ширина полосы пропускания: узкополосная, широкополосная,

•	мобильность абонентов: стационарные, мобильные,

•	способ связи абонентов: соединение двух абонентов, сети вещания (радио,
телевидение) и т. п.

В телематических системах преобладающее значение имеют линии передачи данных
между компьютерами (промышленными, персональными, а также компьютерами
транспортных контроллеров). Эти сети делятся по двум основным критериям, которыми
являются: область обслуживания и скорость передачи информации. По размерам области
обслуживания сети подразделяются следующим образом:

LAN (Local Area Network): локальные вычислительные сети, которые покрывают
область, не превышающую, как правило, 10 км. Примером может служить
соединение областных центров линейного управления транспортом или
промышленных компьютеров автодорожного тоннеля.
man (Metropolitan Area Network): городские вычислительные сети, покрывающие
область города, т. е. сети с дальностью действия порядка десятков километров.
Они могут быть образованы удаленными друг от друга сетями LAN. Примером
сети MAN может служить сеть, образованная областными станциями
управления транспортом, которые обмениваются информацией и ведут связь
с главной транспортной центральной станцией.

WAN (Wide Area Network): обеспечиваю! передачу данных на самые большие расстояния
и покрывают область государства или континента. Их дальность действия не
ограничена. Такой сетью является, например, сеть, обеспечивающая мониторинг
европейских автомагистралей и осуществляющая управление транспортом на
этих автомагистралях посредством локальных сетей отдельных государств.

По скорости передачи информации вычислительные сети делятся на:

Классические: как Ethernet, TokenRing, ARCNet, Frame Relay и т. п.

Широкополосные: со скоростью передачи более 100 Мбит/с, которые также принято
называть Highspeed networks и к которым относятся ATM, FDDI, Fast Ethernet,
100VGA, SMDS и другие. В транзитных общественных сетях используется
передача типа SDH (Синхронная числовая иерархия) от STM1 (155 Мбит/с)
до STM16 (2,5 Гбит/с). Широкополосные сети также используют протокол
Интернета IP и оптическую связь с использованием спектрального уплотнения
WDM (Wave Division Multiplex).

11.3	РАЗДЕЛЕНИЕ

L	ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЛУЖБ

Телекоммуникационная служба - это комплекс технических, эксплуатационных
и организационных мероприятий, позволяющих осуществлять определенный способ
коммуникации на большие расстояния. Она является службой, предоставляемой
другому юридическому субъекту и заключающейся в полной или преобладающей
передаче информации с помощью телекоммуникационных устройств. При этом речь
идет о систематической деятельности, которая, как правило, в смысле торгового кодекса
является предпринимательской деятельностью, целью которой является
Удовлетворение потребностей пользователя в рамках отношений между поставщиком
и потребителем службы. Предоставление телекоммуникационных служб с учетом
потребностей пользователей и интересов общества управляется и контролируется, так
называемым регулятором (уполномоченная правительством организация — в ЧР -
«Чешское управление телекоммуникаций»),

И.3.1 Классификация телекоммуникационных служб

Имея в виду широкий спектр услуг, предоставляемых телекоммуникационными
службами, невозможно осуществить их унифицированную и универсальную
классификацию. На практике поступают так, что службы делятся по определенным
критериям, причем некоторые из них важны для поставщика, другие - для пользователя

Некоторые - для регу. [ятора. Наиболее часто встречающиеся критерии и вытекающая
них классификация служб кратко описываются ниже.

11 ИНФРХСТГСКТ' ?\ свяЗИ
Доступность службы

Общественная телекоммуникационная служба - может предоставлять услуги всем
пользователям на данной территории при соблюдении ими условий
предоставления услуг.

Закрытая телекоммуникационная служба - предназначена для удовлетворения ну^д
внутренней связи только для выделенной (закрытой) группы пользователей
например, работников определенного предприятия.

Связь между пользователем и поставщиком

Абонентская служба - между поставщиком и пользователем заключен договор
пользователь однозначно определен (номером, адресом) и называется
абонентом, которому предоставляются абонентские телекоммуникг ционные
услуги.

Клиентская служба - служба широкой общественности, когда сообщения на
физических носителях (например, бланк) передаются в доступных для
общественности пунктах (например на почте).

Связь службы с сетью

Основная телекоммуникационная служба - служба, для предоставления которой
была создана соответствующая телекоммуникационная сеть (например,
телефонная сеть для телефонных речевых услуг).

Дополнительная телекоммуникационная служба — служба, предоставляемая
в данной сети наряду с основной службой (например, передача данных или
телефакса по телефонной сети.

Способ регулирования службы

Выделенные службы—это службы, на основании специальных прав, предоставленных
регулятором (например, определение исключительного поставщика данных
служб в течение определенного времени).

Невыделенные службы - это все остальные службы в конкурентной среде. Однако
некоторые из них регулятор должен ограничивать на основании
международных соглашений (количество радиовещательных каналов
в определенном диапазоне и т. п).

Обязательные службы - это службы, которые по соображению регулятора должны
быть сохранены вопреки их экономической неэффективности. Такую службу
должны определенные поставщики обеспечивать в рамках разрешения на
предоставление ими других, экономически выгодных, служб или по
государственной дотации (например, телексовая служба).

Регистрированные (по заявлению) службы — это невыделенные службы, на которые
не распространяются никакие меры регулирования (например, работа
в выделенных радиовещательных диапазонах).
Поставщиков телекоммуникационной службы можно далее разделить на четыре
категории:

।	Уполномоченные поставщики общественных и закрытых служб или обязательных

служб (например, «СПТ Телеком», и АО «Чешские радиокоммуникации»).

2	Поставщики по разрешению - поставщики общественных и закрытых служб
на основании разрешения регулятора с правом создания ограниченных
частей телекоммуникационных сетей и закрепления за ними каналов
и абонентских номеров.

3.	Прочие поставщики общественных служб посредством собственной или
арендованной сети (на основании регистрации регулятором) .

4.	Поставщики закрытых служб в закрытых сетях.

Способ передачи

Телекоммуникационные службы - службы, не использующие радиосвязь и передача
которых осуществляется по проводным или оптическим линиям.

Радиокоммуникационные службы - службы, использующие наземную или
космическую радиосвязь.

Ниже будут кратко описаны отдельные службы, причем их разделение
в максимальной мере соответствует разделению, используемому «Чешским
управлением телекоммуникаций». Е данном перечне не указаны некоторые службы
и им соответствующие сети, которые являются секретными (прежде всего,
государст венного или оборонного характера).

11.3.2	Телекоммуникационные службы

Телекоммуникационные службы предоставляются посредством
телекоммуникационных сетей. Наибольшей телекоммуникационной сетью в ЧР,
назначение которой определено законом о телекомммуникациях, является единая
телекоммуникационная сеть (FTC). По характеру передаваемой информации
с помощью оборудования единой телекоммуникационной сети можно образовать одну
из общественных сетей, являющихся составной частью ЕТС.

*	Телефонная сеть;

*	Телексовая сеть;

Сеть передачи программ радио;

Сеть передачи телевизионных программ;

Общественная компьютерная сеть.

Прочие сети, которые возникли, главным образом, в последнее время - это сети
Частных владельцев. Если не оговорено другое, то в данном разделе будут описаны
только те службы, которые не основаны на исключительном использовании радиосвязи.
11.3.3	Речевые службы

Речевая службы в рамках ЕТС

Речевая служба обеспечивается в рамках единой телекоммуникационной сети. Рець
идет о самой распространенной службе в Чешской Республике. Служба
предоставляется отдельным абонентам чаще всего с помощью проводной линии
а в качестве исключения - с помощью канала радиосвязи.

Речевая служба вне ЕТС

Речь идет о речевой телекоммуникационной службе, предоставляемой в рамках
сети, созданной и действующей вне единой телекоммуникационной сети, включая
возможность двухстороннего доступа абонентов этой сети к телефонной службе
общественной телефонной сети (сети учрежденческого типа, например, в гостиницах
и школах). Служба предоставляется с помощью проводных или волоконно-оптических
линий.

Речевая служба, предоставляемая с помощью телефонов-автоматов

Речевая телекоммуникационная служба заключается в обеспечении доступа
в общественную коммутируемую телефонную сеть с помощью телефонов-автоматов
(установленных в общественных объектах). Служба предоставляется, главным
образом, с помощью проводной линии.

11.3.4	Абонентская служба телекс

Эта служба о смечается прежде всего по историческим соображениям, так как она
является одной из самых старых предоставляемых служб. Телексовой передачей
пользовались, прежде всего, предприятия и учреждения. Служба заключается
в передаче текста от одного телеграфного аппарата (в настоящее время он может быть
заменен компьютером) к другому удаленному телеграфному аппарату. Этот вид службы
постепенно вытесняется службой телефакса и различного вида электронной почты.
Абонент присоединен к сети, чаще всего, с помощью проводной линии.

11.3.5	Службы передачи данных

Под понятием службы передачи данных подразумевается служба связи межДУ
компьютерами, терминалами и прочими средствами обработки данных. Службу
передачи данных можно разделить на следующие категории:

Службы передачи данных по выделенным линиям

Поставщик передает пользователю в аренду линию (цепь), которая с помошь10
специального согласовывающего устройства, так. называемого, модема, используете*
для передачи данных. Можно использовать как средства (линии) ЕТС, таК
и специальные линии, созданные для этой цели
СЛул<бы передачи данных в рамках общественной телефонной сети

Для передачи данных можно использовать и общественную телефонную сеть
в1Лесте с модемом. В настоящее время этот способ передачи данных используется,
прежде всего, для присоединения к Интернету.

Служба передачи данных в общественной/закрытой компьютерной сети

Речь идет о сетях, непосредственно предоставляющих защищенную передачу
данных с различными протоколами доступа и связи.

Такие сети подразделяются на сети:

С переключением цепей (коммутируемые) - перед собственно передачей данных
необходимо установить связь, например, путем набора телефонного номера
(аналогично телефонной сети);

С переключением пакетов (пакетные) - данные перед собственно передачей разбиты
(очень упрощенно говоря) на малые участки, пакеты, содержащие адрес места
назначения. Нет необходимости в установлении связи, и пакеты можно
передавать прямо. На подобном принципе работают сети с переключением
кадров (Frame Relay) и ячеек (ATM) где данные разбиваются на еще меньшие
блоки данных, скорость передачи которых выше.

Службы передачи данных ISDN

ISDN (Цифровая сеть связи с комплексными услугами) представляет собой
универсальную сеть передачи данных, с помощью которой можно передавать не только
данные, но и речь и использовать другие услуги, многие из которых будут указаны
ниже в категории телематических услуг. В случае основного исполнения (узкополосная
ISDN) можно создать абонентскую линию, используя существующую проводную цепь.
В случае широкополосной ISDN (обеспечивает повышенную скорость передачи)
целесообразно использовать волоконно-оптическую линию.

Службы передачи данных по кабельным распределительным сетям
телевидения ТКР

В настоящее время продолжают расширяться сети кабельной передачи телевидения
(кабельное телевидение), которые при использовании подходящих дополнительных
Устройств могут служить также для передачи данных. Речь идет о передаче
информации, не имеющей характер радиовещательного или телевизионного сигнала.

U.3.6 Телематические службы

Термином телематические службы (не заменяет термин «транспортная телематика»)
значаются все службы, за исключением речевой службы, телетайпа и передачи данных.
Телефакс

Телефакс - это общественная телекоммуникационная служба, предназначенная
для передачи неподвижных изображений между абонентами телефонной сети. речь
идет о передаче черно-белых документов без полутонов с помощью факсимильных
устройств, называемых просто - факс. Этот вид передачи (или его измененную форму)
можно реализовать, используя ISDN или другие сети передачи данных. Клиентский
вариант этой службы обозначается как Постфакс.

Телеконференция

Это — международная телекоммуникационная служба, обеспечивающая связь типа
конференция в реальной шкале времени, в которой участвуют два или более абонентов
использующих коммуникационные средства. Основным элементом службы является
передача речевой информации, причем передача других видов информации
осуществляется по выбору абонента. Существуют два варианта телеконференции:
аудиографический и видео. При аудиографической конференции можно, кроме
основной речевой информации, одновременно передавать данные и неподвижные
изображения. Видеоконференция дает возможность, кроме речевой
и видеоинформации, передавать также информацию о неподвижных изображениях
и другие виды информации. Службы телеконференции можно реализовать в рамках
общественной телефонной сети (минимальный вариант), выделенных линий, ISDN
или других компьютерных сетей.

Электронная почта

Она обеспечивает текстовую связь самой различной формы при использовании
компьютерных средств передачи данных, причем сообщение в процессе передачи
упрятывается в ЗУ. Наиболее известной формой этой службы является передача
сообщений по сети Интернет. Рекомендуемой в международном масштабе формой
электронной почты является служба передачи сообщений (MHS).

Служба передачи сообщений (MHS)

Эта телематическая служба, стандартизированная на международном уровне, дает
возможность принимать сообщения отправителей, хранить их в ЗУ и передавать
получателю по указаниям отправителя. Функциональные узлы MHS (устройства,
обеспечивающие режим работы MHS) объединяются в рамках областей управления
(доменов) MD, которые подразделяются на административные (менеджмента) ADMD
и частные PRMD, которые подчинены административным. Реализовать службу можно
в сетях передачи данных и, в частности, в ISDN.

Речевая почта (Voice Май)

Дает возможность передачи речевых сообщений посредством
телекоммуникационных сетей, причем сообщение в процессе передачи упрятывается
в ЗУ. В большинстве случаев речь идет о дополнительной службе в рамках телефонной
сети, которая имеет характер записной книжки, которой можно управлять дистанционно-
дудиотекст

дудиотекст - это служба интерактивной связи абонента с базами данных, дающая
возможность передачи абоненту речевой информации из базы данных. Она
используется в качестве дополнительной службы в рамках общественной телефонной
сети (номера телефона очень часто начинаются с 0609). Выбор из предлагаемой
информации осуществляется набором цифр телефонного аппарата, который должен
давать возможность мультичастотного (тонального) набора. Однонаправленный
вариант службы Аудиотекст называется Псевдоаудиотекст и дает возможность
интерактивной связи абонента с базой данных.

Службы дистанционных операций

Группа этих служб обеспечивает передачу информации для целей дистанционного
контроля, мониторинга процесса измерения, дистанционной сигнализации
и манипуляции. Службу можно реализовать, используя все доступные
телекоммуникационные средства (общественная телефонная сеть, закрытые сети, сети
радиосвязи и т. п.). Для передачи также используются сети электроснабжения.

Телеметрия - служба дистанционного измерения, дающая возможность снятия
физических величин, передачи их значений и обработки в удаленном месте.

Дистанционное управление (Telecontrol) - дает возможность индивидуального
управления функцией выбранного объекта и обратной передачи сообщения
о выполнении команды.

Групповое дистанционное управление (HDO) - речь идет об однонаправленной
службе, позволяющей одновременно управлять группой удаленных объектов.
Сигнал HDO чаще всего передается по сетям электроснабжения. Служба
используется, например, для управления потреблением электроэнергии,
переключения тарифов, а также для передачи различного рода сигналов
тревоги, созыва спасательных команд и т. д.

Дистанционное слежение (Telewatching) - служба, позволяющая дистанционное
отслеживание объекта, снимаемого с помощью видеокамеры, иногда
с возможностью дистанционного управления видеокамерой (установка угла
съемки и т. п.). Области применения: охрана объекта, наблюдение процесса
операции и т. п.

И.3.7 Прочие службы

Обеспечение доступа к сети Интернет

Речь идет о телекоммуникационных службах, обеспечивающих клиентам доступ
к сети Интернет и речевой связи посредством сети Интернет. Интернет означает
Глобальную гетерогенную сеть передачи данных, которая возникла в результате
взаимного соединения ряда общественных и закрытых сетей. Доступ к сети Интернет,
означает присоединение одного или группы компьютеров и иногда всей сети передачи
Данных. В рамках сети Интернет наиболее часто используется служба электронной
ЧтЬ1 и служба доступа к удаленным базам данных. По сети Интернет можно также
РеДавать звук и изображение в виде сигналов данных. В настоящее время сущее i вус1
ряд возможностей физической реализации присоединения для ширОКо~
общественности. В первую очередь, имеется в виду подключение с помощЬ}0
телефонной сети, общественной радиотелефонной сети GSM и с помощью сещ
кабельного телевидения. В распоряжении остальных субъектов имеется общественная
сеть передачи данных, выделенные телекоммуникационные цепи, ISDN, а также
различные виды радиосвязи как наземной, так и спутниковой.

Аренда цепей посредством

телекоммуникационных устройств, реализованных

и работающих вне единой телекоммуникационной сети (ЕТС)

Служба заключается в предоставлении постоянной цепи (линии) или пучка линий
пользователю услугами на условиях по договоренности с поставщиком службы. Это
может, в принципе, касаться цепей на базе проводных и волоконно-оптических линий
позволяющих передавать разговор, данные, а также сигналы радио и телевидения.

Передача радиовещательных и телевизионных программ

Передача этих программ осуществляется посредством специальных
телекоммуникационных сетей, а также арендованных или компьютерных цепей.
В общем эти сети подразделяются на части:

Распределительную - передача сигнала из студий к отдельным передатчикам.

Программную — передача сигнала между отдельными студиями.

Крупнейшим оператором данных сетей в Чешской Республике являются «Чешские
радиокоммуникации». Распределение сигнала осуществляется в подавляющем объеме
по радиоканалам. Исключением является:

Радиовещание по проводам - передача одной Рпрограммы по проводной линии. Эта
служба является устаревшей и постепенно ликвидируется.

Сети кабельного телевидения (TKR) - распространение телевизионного
и радиовещательного сигналов с помощью проводных линий с возможностью
передачи дополнительной информации.

11.4	КЛАССИФИКАЦИЯ

Р\ШОКОММУНИКАЦИОННЫХ СЛУЖБ

Радиокоммуникационные службы — это телекоммуникационные службы,
обеспечиваемые посредством радиопередач. Они бывают наземными и космическими-
В случае наземных службах станции расположены на поверхности Земли или в основной
части атмосферы Земли. В космических радиокоммуникационных системах связь
осуществляется между несколькими космическими станциями, находящимися наД
основной частью атмосферы Земли, и наземными станциями, находящимися на
поверхности Земли. Космические станции установлены на борту спутников. Поэтому
космические коммуникационные системы часто называются спутниковыми,
радиопередача осуществляется в рамках наземных и спутниковых систем,
радиокоммуникационные передачи с жесткой организационной структурой и правилами
пабогы представляют собой радиокоммуникационную службу. В связи с этим принято
говорить о наземных и спутниковых радиокоммуникационных службах. Наземные
и спутниковые радиокоммуникационные службы далее подразделяются на
стационарные, мобильные и радиовещательные службы.

Стационарная служба характеризуется радиопередачей, осуществляемой станциями,
установленными в фиксированном месте.

Мобильная служба характеризуется взаимодействием мобильных и базовых станций
или взаимодействием одних мобильных станций. Базовая станция не рассчитана
на работу во время движения.

Радиовещательная служба обеспечивает передачу радиовещательных сигналов,
предназначенных для приема широкой общественностью.

11.4.1	Наземные службы радиосвязи

Закрытая радиотелефонная служба

Закрытая радиотелефонная служба заключается в обеспечении передачи речи,
а также другой дополнительной информации ограниченному количеству абонентов
и осуществляется в содействии мобильных и стационарных станций или в содействии
одних мобильных станций в пределах заданной области.

Пейджинг

Данная телекоммуникационная служба дает возможность передачи коротких
сообщений (закодированных вызовов или сообщений) от центра службы к отдельным
абонентам службы посредством наземных передатчиков или радиопередатчиков СВЧ.
Дополнительной услугой являются передача сообщений по принципу «почтового
ящика/*, возможность передачи короткого текстового сообщения, взаимного соединения
с локальными системами пейджинга и т. п.

Передача данных посредством передающих радиосетей

Закрытая телекоммуникационная служба, заключающаяся в одно — или
Двухнаправленной передаче данных между отдельными точками сети, обеспечиваемой
Радиостанциями. Речь идет, в основном, о службах дистанционного наблюдения
в охраны объектов, о передаче данных с мест использования платежных карточек и т. д.

ЭтУ службу можно также включить радиорелейные линии и микроволновые
мУльтиканальные системы передачи.

Передача радиовещательных и телевизионных программ

Закрытая телекоммуникационная служба, заключающаяся в передаче указанных
Р°грамм посредством радиовещательных и телевизионных передатчиков
и преобразователей для нужд организаций, оеущесэ вляющих передачу на основание
закона («Чешское радио», «Чешское телевидение») или для нужд владельцев лицензии
осуществляемой субъектом, отличным от этих организаций, осуществляющих переда^
на основании закона или по лицензии.

11.4.2	Спутниковые радиослужбы

Передача данных посредством сетей VSAT

Закрытая телекоммуникационная служба, обеспечивающая в рамках постоянной
спутниковой службы передачу данных, речевых сигналов и другой информации
посредством спутниковой связи, использующей наземные станции с малой пропускной
способностью и малыми антеннами.

Передача сигналов радио и телевидения
посредством наземных станций

Закрытая телекоммуникационная служба заключается в передаче программ радио
и телевидения из места их создания в распределительную сеть (кабельные линии,
.передатчик) в рамках постоянной спутниковой службы.

Передача новостей радио и телевидения (SNG)

Закрытая телекоммуникационная служба, заключающаяся в ограниченной по
времени, случайной и непредвиденной передаче радио или телевизионных сигналов
посредством наземных станций в рамках постоянной спутниковой службы.

Передача данных для мобильных объектов
посредством наземных станций

Закрытая телекоммуникационная служба, заключающаяся в обеспечении связи
между мобильными объектами с целью передачи данных об их местоположении
и другой информации посредством наземных станций в рамках мобильной
спутниковой службы. Предполагается использование систем EUTELTRACS
и INMARSAT.

11.5	РЕАЛИЗАЦИЯ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ

И РАДИОКОММУНИКАЦИОННЫХ
СЕТЕЙ

Передача данных в транспортных системах может осуществляться с помощью
стационарных цепей, являющихся имуществом пользователя транспортной системы
(технология местных сетей) или арендованных (выделенных) цепей владельца
телекоммуникационной сети.
Постоянная цепь в транспортной системе характеризуется соединением устройств
(центра управления, сбора данных и т. п.) с помощью выделенной линии, которой не
пользуются другие абоненты. Линия может быть проводной, волоконно-оптической,
причем допускаются и радиолинии в качестве выделенных цепей. Наряду со
стандартными локальными сетями на базе шин с детерминистическим или
произвольным доступом все чаще используются и широкополосные виртуальные сети
типа ATM. Этот вид передач пользуется предпочтением в транспортных системах,
несмотря на то, что его реализация является дорогой.

Во многих случаях невозможно присоединить транспортное устройство
к выделенной цепи (удаленные устройства) или такое присоединение не является
целесообразным (информации о транспорте в Интернете). В таких случаях необходимо
использовать общественные сети передачи данных. Коммутируемые
телекоммуникационные сети передачи данных, например, общественная телефонная
сеть, позволяют передавать данные в любое место без необходимости создания
постоянной линии. Активные элементы сети обеспечивают оптимальную передачу.
Современные магистральные сети используют каналы синхронной иерархии SDH при
скорости передачи 155,52 Мбит/с.

11.5.1	Общественные сети передачи данных

11.5.1	Л	Терминология

Постоянные арендованные цепи могут быть постоянными или полупостоянными
Полупостоянные цепи автоматически соединяю! ся в момент занятия входа цепи в то
время, как постоянные цепи соединены непрерывно. Для передачи данных по
коммутируемым цепям в сети связи (например телефонной) создается соединение по
требованию передающей стороны.

При передаче данных используется принцип передачи данных по цепям (после
образования соединения передаются телеграммы данных) или передачи пакетов
(порции данных, состоящие из фиксированного или переменного количества битов)
данных. Основная разница между этими способами передачи заключается в том, что
в случае связи о соединенной цепью используется постоянная линия передачи, в случае
пакетного способа речь идет о виртуальном соединении. Ниже дается описание
основных характеристик систем передачи, данных:

Передача данных в сетях с коммутацией цепей: Основной принцип передачи данных
по коммутируемой цепи (CSDN, Circuit Switched Data Network) основан на
том, что в течение всего времени передачи данных должен быть соединен путь
между передатчиком и приемником (между входом и выходом). Сказанное
касается, в основном, специальных сетей передачи данных (телетайп, телеграф
и т. д.). Преимуществом передачи данных в такой сети является малая
ошибочность, повышенная пропускная способность и более высокая
эффективность передачи данных. Одним из вариантов такой связи является
передача по телефонным коммутируемым цепям.
Передача данных по телефонным коммутируемым цепям: Передача данных г10
телефонным коммутируемым цепям использует полосу частот телефона (д0
3400 Гц). Следовательно, данные можно передавать после образования
телефонного соединения. Для этого предназначены аналоговые модель
(преобразователи сигналов), которые на стороне пользователя преобразуй
импульсные сигналы терминала данных в тональные и наоборот. Они работают
при различных значениях скорости передачи (и с различными видами
модуляции), начиная с малой скорости, например, 300 бит/с, и кончая скоростью
9600 бит/с. Появились и модемы со скоростью 33 кбит/с или 56 кбит/с
предназначенные для соединения с сетью Интернет. С точки зрения скорости

передачи модемы симметричны, т. е. скорость передачи является одинаковой
в обоих направлениях. Ввиду того, что модемы работают в полосе частот
телефона, сигналы передаются вдоль всей линии от вызывающего абонента
к вызываемому абоненту или к требуемому устройству приема данных (end to
end). Оба модема должны работать с одинаковой скоростью передачи.

Передача данных по постоянным цепям : По постоянным (арендованным) линиям,
т. е. по линиям, которые не проходят через какие-либо коммутаторы за
исключением цифрового коммутатора (Cross Connect), можно передавать
данные любым способом и с любой скоростью при условии, что на обоих
концах линии использованы одинаковые терминалы данных или модемы.
Передача может быть аналоговой или цифровой, в зависимости от вида линии
можно осуществлять быструю передачу (например, Frame Relay и т. п.).
Следовательно, постоянная линия образует только средство соединения (оно
может быть составлено из нескольких участков линий различного типа),
скорость передачи которого определена типом и параметрами линии (например,
медная двух — или четырехпроводная линия, коаксиальная линия, волоконно-
оптическая линия и т. п.).

Передача данных с переключением пакетов: Передача пакетов PSDN (Packet
Switching Data Network) характеризуется передачей определенных частей
данных с фиксированным или переменным количеством битов,
сопровождаемых вспомогательной информацией (адрес места назначения,
номер пакета и т. п.), которая позволяет передавать пакеты по различным
маршрутам в сети в точку назначения. Таким образом, пакетный способ
передачи данных в отличие от передачи данных по цепям не связан
с определенной составленной трассой, но может осуществляться в сети по
различным маршрутам между узлами сети. Таким образом, соединение
является только кажущимся (виртуальным), так как пакеты передаются только
тогда, когда они существуют.

Передача пакетов в сети осуществляется по принципу записи адреса в ЗУ
в узлах сети, причем при передаче могут иметь место различные значения
задержки в зависимости от нагрузки сети (или узлов сети).

Передача данных по X. 25: Наиболее известным способом передачи с переключением
пакетов является передача по рекомендации Х.25. Рекомендация МКК11 Х.25
определяет процедуры для первых трех слоев модели OSI (Open System
Interconnection). Они управляют обменом данных между оконечными
устройствами и сетью связи.
В первом слое определена электрическая передача импульсов (Х.21), во втором
слое определена защита данных при синхронной передаче типа HDLC с LAPB
(Link Access Procedure Balanced). Ошибки передачи определяются по методу
контроля блока, и исправления ошибок осуществляются путем повторной
передачи блоков с ошибкой. Третий слой - пакетный - обеспечивает
образование виртуальных соединений. Здесь обеспечивается правильная
последовательность блоков их нумерацией и передачей служебных пакетов
с информацией об ошибках.

Стандарт X был разработан уже в семидесятые годы и в настоящее время он
используется для передачи пакетов данных в 200 государствах, благодаря чему
его можно использовать и при международной связи.

Передача данных по X. 75: В отличие от рекомендации X. 25, которая предназначена
для передачи данных между оконечными устройствами, рекомендация Х.75
распространяется на передачу пакетов между отдельными сетями и между
отдельными узлами сети Х.25. Следовательно, она определяет надежную
передачу пакетов между узлами сети, причем должны быть определены
способы приема и передачи пакетов.

Виртуальная передача данных: В сетях с асинхронным способом передачи принято
говорить о передаче по виртуальному пути, которая используется, кроме
прочего, в сетях ATM. Данные передаются по определенной линии или каналу,
но отдельные пакеты обозначены идентификатором виртуального канала, т. е.
обозначением VC (виртуальный канал) и идентификатором VP (виртуальный
путь). Эти идентификаторы, по сути дела, заменяют адрес места назначения
(используемый при пакетной передаче данных) и дают возможность передавать
данные в место назначения по каналам сети, которые обозначены указанным
образом.

Передача осуществляется с образованием маршрута или без образования
маршрута (виртуального). Следовательно, отдельные пакеты вместо адреса
места назначения снабжены указанными идентификаторами, которые относятся
к определенной связи acces.

Виртуальный путь (VP) может иметь несколько виртуальных каналов (VC).
Элементы сети (центральные станции - узлы сети) расшифровывают эти
идентификаторы и по данным (при составлении маршрута) направляют
отдельные пакеты (в случае ATM называются ячейками) без необходимости
физического соединения каналов. Элементы сети, которые направляют связь
по VP, называются цифровыми коммутаторами (Cross Connect).

И.5.1.2 Передача данных

ПО ОБЩЕСТВЕННОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ

в транспортной системе используется ряд рассеянных устройств, которые не
соединены специальной сетью связи и которые нецелесообразно соединять с помощью
кабелей в результате высокой стоимости и сложности земляных работ. В таком случае
следует оценить возможность их присоединения к общественной телефонной сети.
Передача данных может осуществляться по двум методам, т. е. с помощью
коммутируемой цепи или выделенной цепи.

11 ИНФРАСТРУКТА РА СВЯЗИ
Коммутируемые цепи: Для передачи данных по коммутируемым цепям могут служИт
сети, специально созданные для передачи данных, или коммуникационные сети
связи (например, телефонная сеть).

Стационарные цепи: Стационарные цепи могут быть полупостоянными или
постоянными. Полупостоянные цепи автоматически соединяются в момент
занятия входа линии. Постоянные цепи соединены непрерывно.

В принципе существуют две возможности присоединения к общественной сети-

•	с помощью модема;

•	цифровое, соединение с помощью модема.

Оно используется чаще всего на входе шины PS 232 (RS 485) и преобразует
цифровой сигнал в модулированный аналоговый сигнал, который можно передавать
в пределах полосы пропускания телефона 300-3500 Гц.

Для большинства приложений, связанных с управлением исполнительными
элементами или передачей информации, такое решение является достаточным. При
передаче транспортных данных предполагается их предварительная обработка
(фильтрация) и передача пакетов один раз в час.

Безопасность передач, реализуемых с помощью модема, ниже, чем в случае
цифровых передач.

Однако универсальному использованию этого метода препятствуют два
существенных обстоятельства [154]:

Первое заключается в том, что диапазон частот телефонного канала ограничивает
скорость передачи. По теореме квантизации в аналоговом канале невозможно
передавать больше квантов в секунду, чем удвоенная ширина полосы пропускания.
Модемы V.34 со скоростью до 33,6 кбит/с используют немного более 3000 квантов
в секунду. При этом качество линии (нелинейные искажения, переходные искажения,
шумы) ограничивает количество битов, которые могут передаваться в одном кванте.
В данном случае техника модуляции (фазовая и амплитудная, дополненная
транскодированием сигнала данных) приближается к теоретическому пределу
Шеннона. Ввиду того, что сигнал разговора в большинстве современных
телекоммуникационных сетей передается в цифровом виде со скоростью 64 кбит/с,
уже невозможно предполагать дальнейшее существенное повышение скорости
передачи.’

Вторым и часто более существенным недостатком прямого использования
телефонной сети является факт, что установленной связью занимается канал
независимо от того, передаются данные или нет. Обстоятельство, что нагрузка канала
передачи одним пользователем (оконечным устройством) является очень
неравномерной, может быть выгодно использовано. Постоянные арендованные линии
можно использовать для связи большего количества пользователей (управляемый
дорожный знак, датчик транспортных данных и т. п.). Для такого решения необходимо
использовать подходящую топологию сети (звезда, полигональная).

Для передачи используется временной мультиплекс. Сигнал разговора квантизируется с периодов
125 мс, в результате чего получается 8000квантов в секунду. Цифровой сигнал дополнен информай11ег1
управления и вводится в каналы быстрой передачи посредством временного уплотнения.
Несимметричные модемы 56/33,6 кбит/с обладают большей скоростью передачи.
Принцип их действия основан на том, что на входе в сеть отсутствует преобразование
аналогового сигнала в цифровой сигнал. Другой класс модемов представляют собой
модемы связи без несущей (модемы GND), которые применимы только в случае
арендованных некомпенсированных линий протяженностью несколько километров.

цифровая ceib передачи

Она предлагает возможность внедрения новых прогрессивных услуг, которые
расширяют предложение основной телефонной сети благодаря тому, что в распоряжении
имеется непосредственно цифровой канал передачи. Речь идет, в первую очередь, об
услугах ISDN (Integrated Services Data Network) и услугах интеллектуальной сети IN.

Услугами ISDN могут по существу пользоваться все абоненты цифровой сети при
условии, что они их закажут и оплатят и что их входы для цифровой передачи по
абонентской линии будут модифицированы оператором сети. Основной принцип этих
услуг рассчитывает на использование существующих абонентских линий (медных
двухпроводных), позволяющих вести цифровую передачу по двум каналам передачи
64 кбит/с, так называемая, основная абонентская линия, или по 30 каналам, так
называемая, первичная абонентская линия PRA, см. рис. 11.17. К абонентской линии
можно подключить терминалы разговора, данных, изображения, а также
технологические компьютеры или центральные станции учрежденческого типа
(государственные линии) в самых различных комбинациях.

Интерфейс ВА (также BRI - Basic Rate Interface) является комбинацией двух
дуплексных каналов 64 кбит/с с каналом управления со скоростью 16 кбит/с и носит
обозначение 2В + D. Кроме
цд	передач по каналу данных В,

можно использовать и канал

PR Л

BI

77.77

Цифровая абонентская линия
общественной телефонной сети

управления D, который
нормально служит для
сигнализации (образование/
/окончание связи и т. п.). Канал
D используется, например, для
доступа к пакетной сети Х.25.
Для присоединения ВА
достаточной является обычная
абонентская линия (без
компенсации до 4 км от
центральной станции), данные
для передачи дополнены
информацией синхронизации
и управления (скорость передачи
повышается до 160 кбит/с)
и передаются в коде 2B1Q.* 1

Достигаемые скорости передачи еще не представляют собой предел, современные технологии

L значительно превышают скорость стандартной абонентской линии.
Интерфейс повышенной скорости PRA (также PRI - Primary Rate Interface)
обеспечивает 30 дуплексных каналов передачи данных, скорость передачи которых
составляет 64 кбит/с. Он носит название ЗОВ + 2D и предназначен, главным образом
для присоединения центральных станций учрежденческого типа скоростью
2,048 Мбит/с. Однако он может быть использован и для передачи информации в области

транспорта с обеспечением выделенных групп каналов скоростью 384 кбит/с
1,544 Мбит/с и 1,92 Мбит/с. Выбор канала и, следовательно, скорости передачи зависит

от конкретного назначения.

Как вытекает из сказанного выше, эта сеть может быть использована для передач
в большинстве транспортных систем с определенными ограничениями и для передачи
сигнала изображения видеокамер отслеживания.

Стоимость линии ISDN, аренды постоянной телефонной линии и модема 56 кбит/с
во втором тарифном классе приводятся для сравнения на рис. 11.18. Стоит обратить
внимание на область среднего суточного значения объема передаваемых данных от
3,5 до 115 МБайтов1, где система ISDN экономически выгоднее.

В пользу ISDN говорит также то, что в рамках ISDN можно не только свободно
задавать адрес места назначения, но и менять способ связи в то время, как в случае
арендованной линии (PDO) всегда дело касается двух точек с фиксированными
параметрами передачи. По сравнению с ограниченной пропускной способностью

модемов имеется также преимущество в возможности мгновенного установления

связи.

р|)(>	--- модем 56 к ------------ >1)\

Рис. 11.18 Сравнение стоимости передач для арендованной линии передачи данных

(PDO), модема и ISDN

Такие объемы передач по арендованной линии передачи данных связаны с передачей изображения-
Системы временною мультиплекса

Кроме доступа к интерфейсу ISDN, цифровые телекоммуникационные сети дают
возможность доступа к каналам классического временного сжатия, начиная с каналов
j’l/El и кончая каналами ТЗ/ЕЗ. Канал Т1 в США и в Японии работает со скоростью
। 544 Мбит/с, в Европе - 2,048 Мбит/с в то время, как скорость канала ТЗ составляет
44 736 Мбит/с и канала ЕЗ - 33,368 Мбит/с. Далее используются каналы синхронной
иерархии, известные в США как SONET (Synchronous Optical Network) и в Европе как
SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Сеть SONET в США очень часто используется
для создания широкополосных каналов связи для передачи изображения и данных,
например, в области электронной оплаты за проезд. Возможности передачи
изображения обсуждаются в [156].

Основная скорость передачи таких систем составляет 155,52 Мбит/с (каналы ОС—3,
STM-1), линии повышенной скорости обеспечивают скорость передачи 622,08 Мбит/с
(ОС-12, STM-4) и 2,488 Гбит/с (ОС-48, STM-16).

11.5.2 Выделенные сети передачи данных LAN

Транспортные системы в большинстве случаев соединены друг с другом
с помощью постоянных цепей, владельцами которых являются технические службы
городов или подразделения Дирекции дорог и автомагистралей. Как правило, речь
идет о соединении локальных сетей LAN, которые могут быть соединены с сетями
MAN/WAN.

Локальные сети передачи данных основаны на использовании различных вариантов
временного уплотнения канала связи, используемого несколькими станциями. По способу
распределения пропускной способности канала между станциями сети делятся на:

•	сети с шиной с детерминистическим доступом,

•	сети с шиной с произвольным доступом к совместно используемому средству
передачи.

Для соединения более крупных сетей MAN или WAN используются
широкополосные сети, включая сети ATM.

П.5.2 Л Сети с шиной

С ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКИМ ДОСТУПОМ

Самые простые сети, используемые в области технологического оборудования,
например, в системах управления тоннелями, образованы участком кабельной линии,
как правило, витой пары по стандарту EIA RS-485, к которому может быть подключено
До 32 станций. Одна из них, как правило, управляющий компьютер, обеспечивает
предоставлением данного средства связи остальным станциям, для чего он
периодически вызывает остальные станции передавать данные. Чувствительность
системы к отказ) управляющей станции может быть некритической в данной области,
так как единой связью, обеспечиваемой данной сетью, является связь между
Управляющим компьютером и подчиненными устройствами управления. Конкретный
способ связи (форматы кадров, адресация, протоколы), как правило, определяются
3ав°Дскими стандартами.
В других областях необходимо исключить чувствительность системы к отказ
конкретной станции. В таком случае используются методы, основанные на участии
всех станций в процессе предоставления линии связи. Такие методы в настоящее врс\1я
встречаются в уже устаревшей исторической сети ARCnet (сеть по схеме звезды
с функциональными пассивными элементами и участками коаксиального кабеля 93 W)
Позднее использовались и витые пары и топология шины. Эти методы используются
и в промышленном стандарте IEEE 802.4 (сеть на базе шины, использующая элементы
кабельного телевидения CATV). Метод управления такими сетями обозначается
в качестве логического кольца (или Token Passing Bus), и станции циклически передают
друг другу право доступа к каналу шины (token = эстафета). Алгоритмы
реконфигурации, которые позволяют пустить сеть в ход и прибавлять или устранять
станции во время работы, у данной системы являются довольно сложными.

Проше осуществляется связь в сетях, где станции соревнуются с целью получения
доступа к каналу, причем решение о том, какой станции будет предоставлено право
доступа, зависит от адреса получателя или от функции, которую данный блок
выполняет в рамках системы. Примером такой сети является технология CAN
(Controller Area Network), разработанная и используемая для связи систем, управляемых
компьютером, в современных автомобилях (впрыск топлива, тормоза
с антиблокировкой, система охраны).

К сетям с детерминистически управляемым доступом относится и технология
100 VG-QnyLAN, обладающая скоростью передачи 100 Мбит/с. Ее топология
древовидная, узлы образованы специальными активными элементами (обозначаемые
термином hub - хаб) и листы - отдельными станциями или перемычками,
соединяющими целые сети Ethernet или Token Ring. Средством связи может быть кабель
UTP Cat. 3, UTP Cat. 5 или кабель STP прежней кабельной проводки из начальной
старой матистральной сети Ethernet или Token Ring. Станции/перемычки сети
100VG-AnyLAN просят вышестоящий центр (hub) о предоставлении права передавать,
для чего они передают специальный сигнал без данных. Алгоритм, выполняемый
центрами, предоставляет требующим станциям право передавать (по всем четырем
парам кабеля UTP). Сеть 100VG-AnyLAN была создана в качестве экономически
выгодного варианта сетей FDDI и противника наступающей быстродействующей
системы Ethernet. Универсальная доступность системы Ethernet несколько отодвинула
данную технологию на другой план.

Типичным альтернативом сетей с детерминистическим управлением канала шины
(или сетей с топологией типа звезда с функционально пассивными узлами) являются
кольцевые сети. Они основаны на соединении станций (сетевых плат компьютеров)
по схеме замкнутой петли. Кадр, переданный в сеть одной из станций, обходит
остальные станции и возвращается к отправителю. Таким образом, последний получает
информацию о безошибочной передаче кадра и, в случае некоторых сетей, и об его
принятии. Управление правом доступа к сети чаще всего осуществляется передачей
«полномочия» (Token Passing Ring). Если сеть не передает данные, то по ней
циркулирует специальный блок данных - полномочие (Token). Станция, которая должна
передавать данные, ждет поступления полномочия, заменяет его заголовком своего
кадра и после передачи своего кадра (или после его обратного получения) она
возвращает полномочие обратно в сеть.
-Тотальная сеть IBM Token Ring

Тотальная сеть Token Ring была разработана для присоединения сетей
персональных компьютеров к вычислительным системам (фирмы IBM). Она обладает
скоростью передачи 4 Мбит/с и по пропускной способности, составляющей 10 Мбит/с
она сравнима с сетью Ethernet. Более быстрый вариант со скоростью передачи
16 Мбит/с предназначен в качестве магистральной сети для соединения сетей рабочих
мест со скоростью 4 Мбит/с, которые оборудованы высокопроизводительными
компьютерами (серверами). Для передачи используется кабель STP (расстояния между
станциями не превышают 750 м) и специальное оптическое волокно (до 2 км).
В настоящее время нормально используются и кабели UTP и стандартные
многомодовые оптические волокна

Сеть IBM Token Ring интересна и с точки зрения кабельной проводки, рис. 11.19.
Соединения между соседними станциями происходят через концентраторы, сеть
с точки зрения схемы кабелей имеет древовидную структуру. Доводом такого решения
является обеспечение работоспособности сети, так как при отказе станции или при
обрыве любого кабеля можно определить вышедший из строя элемент сети
и шунтировать его. Определенным недостатком сети Token Ring была ее связь
с компьютерами IBM. В настоящее время эта технология уходит со сцены.

Рис. 11.19 Кольцевая сеть - Token Ring

Локальная сеть FDDI

Локальная сеть (Fiber Distributed Data Interface) - это старая локальная сеть,
работающая со скоростью передачи 100 Мбит/с и позволяющая в рамках одного кольца
присоединить до тысячи станций. Средством передачи сигнала является многомодовое
оптическое волокно. Станции могут быть удалены друг от друга на 2 км. Для больших
Расстояний между станциями (до 60 км) можно использовать одномодовые волокна
и для расстояний до 100 км можно использовать и кабель UTP (CDDI - Copper
distributed Data Interface).

жщита сети FDDI от обрыва связи при отказе станции или соединительного звена
пРедусмотрено удвоение кольца, рис. 11.20. Для передачи данных в сети с полной
к°нфигурачиеи (класс А) служит только первичное кольцо. Вторичное кольцо используется
для передачи информации управления. При обнаружении обрыва связи осуществляет
реконфигурация сети и для пере, 1ачи данных используется вторичное кольцо. КонфигупаПйЯ
с одним кольцом (класс В) в большинстве случаев используется для взаимного соединения
группы близко расположенных устройств. Для соединения групп и образования более
крупных сетей предполагается только полная конфигурация (класс А).

В отличие от более медленной сети IBM Token Ring, у которой низкая эффективность
кодирования Manchester не очень мешает, в сетях FDDI данные передаются с помощь^
кода 4В5В NRZI. В качестве метода предоставления права доступа использован метод
с передачей полномочия (Token Passing Ring). Относительно сложный алгоритм
обеспечивает передачу полномочия в течение определенного предельного времени при
сохранении возможности распределить пропускную способность канала по станциям
в зависимости от их моментальных потребностей.

Рис. 11.20 Кольцевая сеть FDDI

11.5 2.2 ШИНЕЫЕ СЕТИ С ПРОИЗВОЛ Ь НЫМ ДОСТУ ПОМ

В СОВМЕСТНО ИСПОЛЬЗУЕМУЮ СРЕДУ

Технология произвольного доступа основана на соревновании станций,
подключенных к совместно используемому каналу. Типичным представителем является
Ethernet, использующий метод доступа CSMA/CD. Более простым является метод
доступа «ALOHA», который используется в наземных и спутниковых радиосетях. Метод
CSMA/CD основан на использовании способности станции определить состояние покоя
в совместно используемом канале. Станции разрешено попытаться осуществить передачу
при условии, что не передает другая станция (CSMA - Carrier Sense Multiple Access).
Если канал занят, ю станция должна ждать. При этом способ реализации канала
позволяет, чтобы станция информировала о коллизии с другой станцией (CD - Collision
Detection). Станции, которые обнаружат коллизию и откажутся от передачи, могут
повторить попытку занять канал по истечении определенной случайно устанавливаемом
паузы. С целью избежания перегрузки станций при передаче повторно неуспешных
станций длительность пауз после повторяющихся коллизий увеличивается.

Неблагоприятным следствием такого режима является невозможность ограничения
времени, необходимого для передачи данных. По этой причине следует весьма
тщательно выбирать технологию произвольного доступа в транспортных приложениях-
Сеть Ethernet lOBase

Локальная компьютерная сеть Ethernet была создана в конце 70-х годов для
взаимного соединения 100 миникомпьютеров фирмы Xerox. Первоначальная шина
была образована коаксиальным кабелем и ее скорость составляла 2,9 Мбит/с. В 1982
году фирмами Digital, Intel i Xerox было предложено решение, которое было
опубликовано в качестве совместного промышленного стандарта, обозначенного DIX
Ethernet (Ether = эфир, т. е. Среда, в которой распространяются элек±ромагнитные
волны). Позднее, в 1985 году, был стандарт доработан рабочей группой IEEE 802.3
в качестве самостоятельного стандарта для локальных сетей типа Ethernet IEEE 80263.
Группа 802.3 непрерывно работает над сетью Ethernet, свидетельством чего являются
стандарты скоростной передачи 100 Мбит/с, называемые Fast Ethernet.

Ethernet - это один из типов сетей LAN, которые основаны на шинной или
звездообразной структуре при использовании разветвителей (HUB) и работают со
скоростью 10 Мбит/с. В качестве среды передачи используется коаксиальный кабель,
волоконно-оптические кабели и неэкранированные витые пары (UTP). Каждый
компьютер работает самостоятельно, независимо от остальных, в результате чего
отсутствует центральный элемент (арбитр).

Ethernet - это также обозначение быстрой передачи данных по общему каналу
в сети LAN. Для подключения к общему каналу используется метод доступа
с коллизией CSMA/CAD. При этом методе сигналы от передающего компьютера
передаются всем остальным компьютерам, причем в данный момент времени среду
передачи использует только один компьютер, и другой компьютер может начать
передачу только после освобождения канала. Этот метод доступа называется
коллизионным потому, что предполагается возможность попытки большего количества
компьютеров вести одновременно передачу. В таком случае передача прекращается
и канал освобождается. Спецификация доступа определена стандартом «1ЕЕЕ 802.3
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD); Access Metod and
Physical Layer Specification». Следовательно, CSMA/CD - это метод равноправного
доступа в общую среду передачи большего количества присоединенных станций во
2-ом слое (слой МАС1). Станция, которая хочет передавать, контролирует среду
и определяет ее готовность к передаче.

LiK.ii .... капия физическою слоя ccieii Ethernet

Стандарт IEEE 802.3 допускает вариант выбора физического слоя для сет и Ethernet.
Следовательно, можно выбирать средства передачи (коаксиальный кабель, витая пара,
волоконно-оптический кабель) и топологию (звезда, шина и т. п.). Физическое
соединение оконечного устройства в сети Ethernet определено структурой слоя по
Рис.11.21. Отдельные слои означают:

ОТЕ (Data Terminal Equipment) - это оконечное устройство сети передачи данных,
которое обеспечивает собственный метод доступа CSMA/CD, форматирование
данных в кадрах и их передачу.

(Medn т Access Control) - подслой управления доступом в среду.
Рис. 11.21 Отдельные физические слои сети Ethernet

AUI (Attachement Unit Interface) - это интерфейс между сетевой платой DTE
и элементом MAU. Речь идет о точно определенном интерфейсе для передачи
сигналов между DTE и MAU. Определяется передаваемый сигнал Тх,
принимаемый сигнал Rx и сигнал обнаружения коллизии. Ин герфсйс физически
реализован 15-контактным разъемом Canon.

MAU (Medium Attachement Unit) - это единица, подключенная к среде передачи. Речь
идет об электрических схемах приемника и передатчика, которые являются
зависимыми от среды передачи, от которой также зависит система обнаружения
коллизии.

MDI (Medium Dependent Interface) - это единица прямого присоединения к среде.
Речь идет о точно определенном разъеме для конкретной среды сети.

Описанная структура позволяет использовать любую среду передачи по выбору
проектировщика. Связь с конкретной средой обеспечивается с помощью
соответствующей единицы MAU, подключенной изнутри или извне к разъему Canon
DTE с интерфейсом AU1. В настоящее время существуют следующие возможности
выбора для MAU/MDI:

Для различных сред передачи в распоряжении имеются интерфейсы:

10Base2 - спецификация IEEE для передачи 10 Мбит/с по коаксиальному кабелю
максимальной длины 185 м, оконцованному трансформатором
с сопротивлением 50 W. Сеть является относительно дешевой. Среда передачи
образована тонким коаксиальным кабелем RG58 с разъемами BNC.

lOBaseS - представляет собой начальный Internet, образованный коаксиальной шинои
— кабелем большого диаметра (10 мм) сопротивлением 50 W, к которому
с помощью внешних устройств MAU подключены отдельные станций
посредством самостоятельных кабелей. Максима тьная длина кабельного участка
равна 500 м и количество подключенных станций ограничено числом 100.
lOBase-T- спецификация передачи Ethernet 10 Мбит/с по неэкранированным витым
(UTP - Unshilded Twisted Pair) парам максимальной длины 100 м. Для связи
используются две пары, одна для приема, вторая для передачи. Используется
например, для подключения рабочих станций в сети типа звезда к центральному
устройству (HUB). Сеть является одной из наиболее популярных, благодаря
приемлемой цене, надежности работы и возможности центрального
управления.

10Base-Fb - передача по волоконно-оптической линии макс, длины 2 км (один участок
без повторителя). Используется для магистральной сети (BackBone) Ethernet.
Специальный синхронный режим передачи допускает большее количество
повторителей.

10Base-FL — передача по волоконно-оптической линии макс, длины 2 км. Используется
для создания структуры типа звезда с использованием центрального волоконно-
оптического устройства Ethernet Hubu. Средой передачи является
мультимодовое оптическое волокно (отдельное волокно для приема и отдельное
волокно для передачи).

100Base5,10 Base2, lOBaseT, К) Base Fx

10 Base X

Сеть (также и домен более крупной сети) образована станциями, подключенными
к одному участку, участки соединены повторителями или станции подключены
к многопортному повторителю. Расстояние между станциями ограничено, оно
составляет до 2,5 км, и количество станций не превышает 1024 штуки. Если необходимо
превзойти эти ограничения, то можно взаимно соединить две или больше сетей
с помощью мостика (bridge). Последний на основании адресов, содержащихся
в передаваемых кадрах, определяет, в какой домен должны быть кадры направлены.
Необходимые маршрутные информации получаются в результате наблюдения за
Работой сети. Используемые переключатели (Ethernet Switch) позволяют
сегментировать классические сети и таким образом создавать меньшие домены
и ограничить поток между ними. Результатом является рост пропускной способности
всей сети и повышение безопасности.
Сеть Ethernet 100 Base

Требования, предъявляемые к повышению пропускной способности сети Ethernet
особенно в связи с передачей крупных массивов данных (графика, мультимедии)’
привели к разработке высокоскоростных технологий, являющихся продолжением
начальной сети lOBase Ethernet. В 1993 г. были разработаны сети lOOBaseT и 100VGA
LAN, обозначаемые как Fast Ethernet. Комиссией IEEE 802.3 была принята
спецификация lOOBaseT и была прибавлена к стандарту IEEE 802.3u.

Эта сеть поддерживает подобные топологии сети, типы кабелей, методы доступа
и тины кадров МАС. Изменения затронули только внедрение физического слоя, который
должен обеспечить сокращение времени передачи сигналов в десять раз
Следовательно, в сети используются те же самые кадры, что и в сети Ethernet
и используется метод доступа CSMA/CD. Относительно неэффективное кодирование
Manchester было заменено кодированием 4В5В. Используется только топология типа
звезды и повторители, см. рис. 11.22. И в этом случае существует несколько
интерфейсов:

100Base-FX - спецификация передачи Ethernet 100 Мбит/с для участков линии,
реализованных на базе оптического волокна. Как правило, используются
отдельные многомодовые градиентные оптические волокна MMF (1350 нм).

100Base-TX - спецификация передачи Ethernet 100 Мбит/с по высококачественным
кабелям UTP (UTP Cat. 5 - Data Grade). Для передачи используются две
самостоятельные пары: приемная и передающая,

100Base-T4 - спецификация передачи Ethernet 100 Мбит/с по менее качественным
кабелям I TP (UTP Cat. 3 - Voice Grade).

Оптика. 400 м

1 OOBaseT Switch

ЮМбит'с

Puc. 11.22

ЮМЬ/s

Оптика, 185 м

UTP, 100 м

Collapsed
|д =| Backbone
lOOBaseT Switch

О-

10Base2, 185 м

lOOBaseT Hub щ-р 100м

—{ППШПППШ------------

о

lOOBaseT Hub UTP 5 м lOOBaseT Hub

—[□□□□□□[  — -----------!□□□□□□! 11Ж

100Мбит/с

Топология сети Ethernet lOOBase
Гигабитовый Ethernet

В настоящее время разрабатывается новый стандарт сети Ethernet, названный
IEEE 802.3z и обозначаемый как Гигабитовый Ethernet. Он должен работать со
скоростью передачи 1 Гбит/с и предназначен для магистральных сетей (BackBone),
которые основаны на технологии Ethernet. Это решение могло бы заменить
высокоскоростное соединение с помощью переключателей Ethernet, реализуемое более
дорогими сетевыми технологиями, как ATM, FDD. Основные характеристики
гигабитового Ethernet:

. структура кадров по IEEE 802.3,

•	метод доступа: CSMA/CD,

•	интерфейс высокой скорости FCI (Fiber Channel Interface); 1,05 Мбит/с,

•	максимальная дальность 2 км в случае одномодовых оптических волокон, 500 м для
многомодовых оптических волокон и от 25 м до 100 м для классической кабельной
проводки UTP/STP (неэкранированные или экранированные витые пары).

физические средства следующие:

1000Base-CX - стандарт передачи Ethernet 1 Гбит/с для коротких экранированных
компенсированных медных кабелей.

lOOOBase-SX— стандарт передачи Ethernet 1 Гбит/с для оптических волокон с длиной
волны 850 нм.

1000Base-KLX- стандарт передачи Ethernet 1 Гбит/с для опзических волокон с длиной
волны 1300 нм.

На рис. 11.23 показан пример возможной конфигурации системы на базе Gigabit
Ethernet. Усовершенствованные с технологической точки зрения переключатели могут
работать со скоростью 1 Гбит/с. Сегментация сети с помощью переключателей имеет
дополнительное преимущество, заключающееся в том, что современные
переключатели позволяют группировать станции в сити и все передачи поступают
только к станциям в группе. При этом станции могут быть включены в группы

1 Гбите

Gigabit Backbone

1 Гбит с

1 Гбит'с

Gigabit
switch

/	\ Gigabit

Fast Ethernet r________/ r________\	11П	,_______

switch/hub /1 \

100 Мбит/с

11,23

Gigabit Ethernet и его связь с остальными системами
в зависимости от того, как они присоединены к портам переключателя, по адресам
Ethernet или по адресам вышестоящего коммуникационного протокола (например, IP)
Взаимное соединение отдельных виртуальных сетей можно осуществлять с помощью
маршрутизаторов, работающих в слое сетевых протоколов (IP, IPX, DECnet).

11.5.3 Общественные и выделенные сети
передачи данных MAN и WAN

Кроме вышеперечисленных технологий передачи, которые являются типичными
для общественной сети (ISDN) или для выделенной сети Ethernet, существует ряд
технологий, которые используются в обоих случаях. Что касается телематических
систем, нижеописанные технологии используются для создания магистральных сетей
как правило, на уровне MAN или WAN.

П.5.3.1 Технология коммуникации Frame Rela\

Технологии коммуникации посредством кадров Frame Relay часто называются
технологиями X. 25 90-тых годов. Такое утверждение обосновано тем, что техника
перенята из Х.25 и далее исходит из одинакового технического оснащения (меняется
только программное обеспечение) и используется принцип образования виртуальных
цепей между оконечными узлами.

Эта техника использует экономичный протокол для пакетной передачи данных,
предназначенный для скоростных передач между двумя точками, прочем резко
сокращается время задержки, вызванной коммуникационными связями Х.25 в сетевом
слое, благодаря чему лучше используется ширина полосы пропускания. Общественные
и постоянные сети нормально используют этот способ для связи между сетями LAN.
Абоненты подключаются к сети Frame Relay с помощью телефонных линий из своих
учреждений (предприятий). В транспортных системах присоединяется, например,
удаленное устройство, контролирующее состояние транспорта в месте въезда в город.
Передача Frame Relay осуществляется, как правило, с помощью постоянных линий,
где нет необходимости сигнализации образования соединения.

Протокол Frame Relay использует только первые два слоя (физический и линейный)
модели OSI. Последнее вместе с передачей длинных кадров позволяет передавать
относительно малое количество информации управления (не нужных потребителю).
Передача Frame Relay поддерживает переменную длину пакетов от 262 до 8192 байтов.
Благодаря этому, длина заголовка пакета мала. Как правило, используются кадры
величиной 1512 байтов. За комплектность и правильность данных и возможное
устранение ошибок отвечает оконечное устройство, вернее, протоколы более высоких
слоев. Таким образом, предъявляются существенно менее жесткие требования
к сетевым средствам и обеспечивается высокая скорость передачи и большая
пропускная способность сети. Можно использовать скорость передачи вплоть до
45 Мбит/с.

В слое 2 используется специальный протокол, который определен в рекомендации
Q.922 (дополнение А) как HDLC LAP-F, т. е. упрощенная форма протокола 2-го слоя
LAP-D. Обрабатываются только основные функции (функции ядра) этого протокола,
как, например, метка, контроль длины блока, адрес и т. п. В заголовке каждого кадра
имеется доступный специальный признак (бит DE, Discard Eligibility), посредством
которого можно определять приоритет отдельных типов данных и таким образом
эффективно управлять нагрузкой сети. Frame Relay также использует концепцию CIR
(Commited Information Rate), определяющую гарантированную пропускную
способность сети на уровне отдельных виртуальных цепей, и EIR (Excess Information
Rate), которая определяет скорость передачи кадров в кбит/с, на которую можно при
нормальных условиях превзойти значение CIR В таком случае общая скорость
передачи достигает значения CIR+EIR. Кадры за пределами этого значения
исключаются. Поддерживаемые значения скорости передачи составляют от 14,4 кбит/
с до 2 Мбит/с.

Основной способ использования этой технологии показан на рис. 11 24. Сети LAN
соединены с сетью frame Relay с помощью маршрутизаторов в режиме
формирователей и деформирователей кадров. Они преобразуют кадры локальной сети
в кадры сети Frame Relay, которая их передает в установленной последовательности
по соответствующему виртуальному каналу, обозначенному с обеих сторон
соотве гствуюшим идентификатором DLCI (Data Link Connection Identifier) Узлы
доступа в сеть Frame Relay обозначаются через FRND (Frame Relay Network Device).

Рис. 11.24	\ Основной способ использования технологии Frame Relay

Сеть Frame Relay в Чешской Республике в настоящее время (май 2000 г.) доступна
в 85 точках. Ее целесообразно использовать для соединения двух или большего
количества филиалов одной фирмы. Типичными пользователями этой сетью являются
общества, подразделения которых находятся в разных местах. В Германии для передач
Frame Delay используются сети Datex-P и ISDN.

FRAD (Frame Relay Access Device) - это обозначение устройств, установленных
У потребителя услуг Frame Relay и предназначенных для реализации доступа в сеть
Frame Relay с помощью протоколов доступа (например, Х.25, протокол LAN и др.).
11.5.3.2	Коммутируемая служба SMDS

Мультимегабитовая коммутируемая служба (SMDS, Switched Multimegabit Data
Service) - это пакетная передача по каналам, соединяющим сети LAN, которая работает
с высокой скоростью передачи в системах бе т предварительного образования соединения
Этот метод быт впервые использован в немецкой сети Datex-M (MAN). Система работ ает
со скоростью передачи 2-34 Мбит/с. Служба SMDS описана 1-м, 2-м и 3-м слоями OSI
Слой 1 определен рекомендациями MAN, в слое 2 предполагается группирование
полезных данных в участки (slot). В слое 3 определены датаграммы SMDS, в которых
передаются полезные данные, содержащие и адреса источника и точки назначения
Адресация осуществляется по рекомендации Е.164 (ISDN).

11.5.3.3	Комму гируемая служб \ ATM

Технология ATM возникла в области телекоммуникаций в качестве
дополнительной службы современных синхронных систем передачи (SONET, SDH).
Однако она может быть использована и в более старых системах временного
мультиплексирования. Кадры синхронных систем заполняются трафиком каналов
синхронного разговора и данных Пространство, остающееся в кадрах вместе с этими
статически выделенными областями, целесообразно использовать для передачи данных
в асинхронном режиме (ATM - Asynchronous Transfer Mode).

Сеть ATM образована коммутаторами ATM (в телекоммуникационных сетях - это
дополнительная функция центральных станций, в выделенных сетях - это коммутаторы
в узлах), между которыми установлены высокоскоростные двухточечные линии связи,
к которым подключены оконечные устройства ATM. Структура, функция и поведение
крупных общественных сетей определены в материалах ITU-T. Документами для
малых частных сетей занимается группа изготовителей, называемая ATM Forum. Общая
топология сети - это логически «звезда» со стороны оконечных узлов и «решетка» со

Рис. 11.25

Пример сети ATM
с коммутаторами

стороны коммутаторов
ATM, рис. 11.25.

Данные, передавае-
мые между оконечными
устройствами ATM,
передаются в виде
пакетов ATM по
предварительно
открытым виртуальным
каналам. Длина каждого
пакета составляет. 53
байта и содержит 48
байтов данных, табл-
11.6. Малый объем
пакета дает возможность
очень	быстрой
коммутации пакетов, чем обеспечивается малое время задержки передач. В заголовке
пакета длиной пять байтов находится идентификатор виртуального маршрута
(VPI _ Virtual Path Identifier), идентификатор виртуального канала (VCI - Virtual
Channel Identifier), информация о типе пакета (PTI - Payload Type Identifier) и признак,
который при перегрузке коммутаторов ATM дает возможность селективно
ликвидировать пакеты меньшего приоритета (CLP - Cell Loss Priority). Заголовок пакета
защищен восьмибитовым циклическим кодом, собственно данные в пакете не
защищены (НЕС - Header Error Check). С точки зрения способа образования
виртуальных каналов различаются два типа виртуальных каналов: постоянные
(PVC - Permanent Virtual Circuit) и открываемые для сеансов (SWC - Switched Virtual
Circuit).

Таблица 11.6 Формат пакета ATM

Данные

5Б

48Б

= 53Б

| GFC1 | VPI	|VCI	РТ1 | CLP | НЁС~|

46	86	166	36	16	86

В современных сетях ATM можно для передачи пакетов использовать линии
высокой скорости передачи Е1 (2,048 Мбит/с), ЕЗ (34,368 Мбит/с), Т1 (1,544 Мбит/с)
и ТЗ (44,736 Мбит/s), синхронные линии SDH или SONET STM-1, ОС-3, STS-3
(155,52 Мбайт/с) и линии с более высокой скоростью. Передачу пакетов ATM можно
осуществлять и по цепям технологии FDDI или по двухточечным
волоконно-оптическим и проводным линиям.

Асинхронный шн нсрс <ачи

В случае классических методов передачи, к которым относится, например,
временное мультиплексирование TDM, данные передаются в синхронном режиме
в рамках точно определенных интервалов времени. Поэтому собственно
мультиплексирование определено конкретным временем кадра TMD, выделенным для
Данного пользователя. Недостатком такого способа передачи является необходимость
точней синхронизации в пределах всей сети и малая экономия использования полосы
пропускания при отсутствии данных от конечных пользователей.

ATM использует асинхронный способ передачи, при котором данные передаются
в зависимости от того, как они были отправлены отдельными пользователями. Данные
различных пользователей отличаются друг от друга идентификатором маршрута (VPI/
^1), который часто называется признаком. Следовательно, не нужна сложная
синхронизация передачи в пределах всей сети и неэкономичность использования
пропускной способности. Недостатком является необходимость передавать
ннформацию управления для идентификации маршрута. Отличие между обоими
Методами явствует из рис. 11.26.

Г1оле управления цепью в настоящее время не используется.
В случае мультиплексора TDM для каждого оконечного узла А, В, С выделены
самостоятельные интервалы времени (1,2,3) в рамках кадра передачи. Если у узла нет
данных для передачи, то соответствующий интервал не занят данными. Для адресации

А □ □ □ о	з:2:1	: :	: :

В □ □ □ □ TDM > ППГППГППГ

С □ □ □ ш	с b а с b а с b а

А □ □
ВПП
С П П

d d nddrd d с.
b1 a' a c' b' c a' b' c

Puc. 11.26

Сравнение мультиплексоров TDM и A TM

является достаточным фиксированное положение кадров. ATM мультиплексор работает
по-другому. Он заполняет отдельные интервалы времени в зависимости от очереди,
в зависимости от наличия данных на его портах. Передача является асинхронной, нет
точного определения времени передачи элементов сигнала и поэтому необходима
адресация, осуществляемая с помощью идентификаторов, см. табл. 11.6. Однозначное
преимущество заключается в лучшем использовании каналов и меньшем времени
задержки, которое в несколько (3-5) раз меньше, чем в сетях с TDM.

К.п ы ycjiyi и их качество в сетях ATM

Сети ATM были разработаны для поддержки передачи звука, изображения
и данных. Требования, предъявляемый к передаче звука и изображения, существенно
отличаются от требований, предъявляемых к передаче данных. Так, голосовая связь
и передача видеосигналов в режиме текущего времени нуждаются в постоянстве
времени задержки и скорости передачи в то время, как обычная передача данных может
осуществляться при непостоянной скорости передачи. Поэтому в сети ATM необходимо
еще до предоставления услуг определить тип приложения и в зависимости от его
требований установить параметры передачи. Для максимального упрощения этого
процесса сеть обладает определенным множеством коммуникационных услуг, которые
отличаются друг от друга классом предоставляемой услуги CoS (Class of Service)
и дополнительными параметрами, которые определяют ее качество (QoS - Quality of
Service). Поэтому технология ATM различает четыре класса передачи, характеризуемые
необходимостью соблюдения постоянной скорости передачи и временными
соотношениями (разброс времени задержки отдельных пакетов), включая
подтверждение приема на конце линии. Тем самым сеть ATM качественно отличается
от обычных сетей передачи данных, как например, Интернет, Х.25 или Frame Delay.
Таблица 11.7 Классы коммуникационных услуг CoS в сети ATM

Символ	Услуга	Характеристики
CBR	Constant Bite Rate	Постоянная скорость и время задержки передачи - определяется задержка и разброс передачи - работа в реальной шкале времени — работоспособность на уровне телекоммуникационных цепей  — голосовые и видео
VBR	Variable Bite Rate	Передача при переменной скорости  — гарантирует максимальную среднюю скорость передачи  - предназначена для приложений видео со сжатием
ABR	Available Bite Rate	Передача с предельно достижимой скоростью  -	эмулирует динамическую ширину полосы пропускания сетей LAN  -	препназначено главным образом для передачи данных  -	задается требуемая скорость и степень потери данных
UBR	Unspecified Bite Rate	Передача в пределах всей доступной полосы пропускания  -	обеспечивает наиболее эффективное использование полосы пропускания  -	не дает никаких гарантий

Лрц.южеиия ccieji ATM в oo.iacin ipaiiciiopia

Сети ATM предоставляют не только обычные услуги передачи данных, но их
концепция является универсальной и они применимы для всех доступных классов
приложений (I олос/видео/данные). Это — комплексная коммуникационная система,
подходящая для телематических приложений в области транспорта. Сети делятся на:

•	ATM для области WAN,

•	ATM в рамках сети LAN.

для области WAN

В общем эта область является доменом ATM, так как ни одна из конкурентных
технологий не предоставляет подобные объем трафика, время задержки передачи,
качество договоренной услуги QoS и гибкость в отношении различных приложений
Как система ATM. С целью обеспечения совместимости с традиционными системами
молсно встретиться со следующими формами ATM:

Сеть WAN с протоколом IP по ATM: Одним из наиболее часто используемых
соединений сетей LAN с сетями WAN является использование интерфейсов
Т1/Е1 и ТЗ/ЕЗ. Интернет исходит из аналогичной концепции, однако
требования, предъявляемые к двухточечному соединению, являются
экстремально жесткими. ATM представляет собой очень выгодное решение,
так как дает возможность заменить двухточечное соединение виртуальными
цепями с заданными параметрами. При этом локальные сети продолжают
использовать протокол IP для коммуникации, адресации и маршрутирования
благодаря чему в оконечных узлах сетей LAN не нужно ничего менять. ДЛя
передачи протокола IP в сетях ATM разработаны две рекомендации: RFC 1483
и RFC 1577.

Сети WAN с ATM и протоколом доступа Frame Relay: Сети Frame Relay (FR)
в области WAN завоевали доминирующее положение в мире, благодаря
простоте внедрения и выгодным параметрам передачи. Интеграция сетей Frame
Relay и ATM основана на сохранении протоколов FR в качестве протоколов
доступа сети WAN в то время, как ATM служит в качестве среды, передающей
с высокой скоростью кадры FR. ATM в этом случае является магистральной
коммуникационной сетью. Для создания такой сети необходимо в месте
присоединения ATM установить коммутатор Frame Relay.

Сети WAN в прямом режиме ATM: Естественной необходимостью, например,
в крупномасштабных транспортных системах, является соединение локальных/
частных сетей ATM (управление тоннелями в определенной области/ центральная
диспетчерская система для всей территории государства) с помощью
общественной сети ATM. Такая концепция коммуникационной среды дает
возможность соединения локальных сетей посредством общественного
интерфейса UN1. Сигнализация между локальными сетями P-NNI передается
по методу образования постоянного виртуального пути PVP (Permanent Virtual
Path) посредством общественной сети ATM-WAN. Такая концепция связи
является перспективной для систем, работающих на уровне крупных, областей.
На рис. 11.27 дан пример двух локальных сетей, одна из которых предназначена
для электронного платежа за проезд на автомагистрали, а вторая—для управления
движением и мониторинга ситуации в пограничных пунктах. При этом обе эти
сети соединены посредством общественной сети ATM.

Общественная сеть ATM

Рис. 11.27 Пример двух локальных сетей (EFC, пограничные пункты), соединенных
посредством общественной сети ATM
дТМ.в рамках сети LAN

Технология ATM была разработана для крупных сетей, однако ничего не
препятствует ее использованию для локального соединения узлов. В таком случае
речь идет о лока льных сетях ATM, которые могут обеспечивать более высокое качество
услуг (например, в области передачи видеосигнала), чем, например, Ethernet. Сети
этого типа являются весьма подходящими для использования в транспортных системах,
где они могут работать в рамках выделенных цепей. Типичным примером является
станция взимания сбора за проезд, от которой можно передавать данные и изображение
в несколько мест, соединенных сетью, только путем простой адресации. ATM в данной
конфигурации чаще всего используются для:

•	магистральной сети LAN с высокой скоростью передачи,

•	высокопроизводительных рабочих групп,

•	стандартных сетей ATM.

Магистральная сеть LAN с высокой скоростью передачи (Fast Backbone) - это
наиболее часто встречающееся приложение ATM в сети LAN. Коммутаторы
ATM заменяют классические магистральные распределительные линии
с маршрутизаторами или соединения LAN с помощью FDDI. К этой
магистральной сети прямо присоединены коммутаторы сетей LAN со стороны
пользователей (Ethernet, Token Ring) и для этого приложения не нужно вводить
никаких изменений. Такую сеть образуют коммутаторы ATM, соединенные
двухточечными линиями с полигональной сетью, рис. 11.28. К этой
магистральной сети присоединены оконечные станции, которые могут быть
представлены компьютерами, оснащенными интерфейсом ATM или
элементами, называемыми мосты АГМ (LAN Access Device). Последние
позволяют присоединять целые классические локальные сети (Ethernet, Token
Ring) и по принципу действия они похожи на мосты локальной сети. Для прямо
присоединенных станций технология ATM может реализовать локальную сеть,
основанную непосредственно на передаче пакетов ATM. Однако она чаще

11.28 Схема магистральной сети ATM с подключенными сетями LAN
моделирует соединения, предназначенные для передачи кадров Ethernet или
Token Ring и в этом случае принято говорить об эмуляции сети LAN (LANE -
LAN Emulation).

Высокопроизводительные рабочие группы (High Performance Work Group)
представ зяют собой группы пользователей сетью, предъяв мющие более
жесткие требования к ширине полосы пропускания или требующие реализацию
приложений, которые невозможно реализовать в рамках классических сетей
LAN (диалоговая передача видеосигнала). Такие устройства подключены
к коммутаторам ATM, которые имеют конфигурацию мостов сетей LAN. Этот
режим является змуляцией сети LAN в сети ATM. На рис. 11.29 показаны две
высокопроизводительные группы ATM, присоединенные к сети Ethernet
с помощью мостов.

Рис. 11.29 Схема сети Ethernet с подключенными группами ATM

Стандартные сети ATM образованы исключительно коммутаторами ATM, которые
создаются для новых классов приложений, как например, в области транспорта
для реализации мультимедийных приложений. Со стороны приложения
используется, как правило, скорость передачи 25 Мбит/с и со стороны
магистральной сети и серверов - скорость передачи 155 Мбит/с. В этом случае
можно к сети прямо присоединять оконечные устройства с выходами для ATM
(ATM API - режим прямого содействия со службами сети ATM), Такие
устройства нормально поставляются, речь идет о видеокодирующих
и видеодекодирующих устройствах с одним или несколькими
входами/выходами видеосигнала.

Пример решения такой сети дан на рис. 11.30, где показано соединение
нескольких тоннелей и главной станции управления. В качестве оконечных
устройств со стороны тоннелей использованы многоканальные
видеокодирующие устройства с прямым выходом ATM. Изображение может
передаваться в любой узел, на рисунке — в узел станции управления, где сигнал
декодируется и выводится на соответствующее количество видеомониторов.
Кроме того, к коммутаторам ATM в тоннелях подключены кодеры голоса для
передачи служебного разговора обслуживающею персонала, а также для
передачи информации от устройств SOS. Ввиду того, что некоторые
технологические устройства в тоннелях работают с шинами RS232,
используется и интерфейс RS232/ATM.
Рис. 11.30 Принципиальная схема мультимедийной коммуникационной сети ATM,
соединяющей Страговский (SAT) и Тешновский (ТАТ) тоннели с главной
станцией управления ГЦУ

11.5.4 Радиопередача

Радиопередача в телематических транспортных системах играет принципиальную
роль. Она используется не только вместо физических линий связи устройств,
удаленных от коммуникационной сети в случаях, когда кабельная линия оказалась бы
чрезмерно дорогой, но, главным образом, для связи с мобильными устройствами, т. е.
с автомобилями, поездами, самолетами и т. п. С системной точки зрения
радиопередача делится на следующие основные категории.

радиомодемы,
радиорелейные линии,
связь на короткие расстояния DSRC,
передачи GSM,
сети дальней связи,
радиопередача RDS-TMC,
Цифровое радиовещание и телевидение.
Использование отдельных технологий зависит от конкретного приложения, когда
учитывается не только собственно технология, но и стоимость связи, которая
в большинстве случаев зависит от объема передаваемых данных. Некоторые
технологии (DSRC, RDS-TMC) являются примером односторонней связи
в направлении к слушателю/слушателям, другие технологии (GSM, радиомодемы)
предназначены для двухсторонней связи.

11.5.4.1 Радиомодемы

Передача данных с помощью радиомодемов - это была до недавнего времени1
единственная возможность обеспечения двухсторонней связи устройств, рассеянных
на большой территории, которые невозможно соединить с помощью кабелей. Речь
идет, в частности, о системах P+R, которые находятся при въездах в город и кабельное
соединение которых является невозможным. Фирмы предлагают различные
технологии, предназначенные для передачи данных в телематических системах. При
проектировании модемов наиболее важным является вопрос покрытия сигналом
и защиты передачи. В инфраструктуре города должно быть обеспечено покрытие
сигналом. Большой проблемой, связанной с использованием радиопередач, является
защита от различного рода помех. Поэтому перед выбором радиопередачи необходимо
анализировать помехозащищенность используемой системы передачи (контроль
и коррекция ошибок).

В самом простом случае модемы используются для обеспечения связи между двумя
точками. Часто создаются радиосети, к которым подключены отдельные оконечные
устройства. Характерным для этого типа сетей является наличие базовых станций.
Существуют два подхода к решению вопроса создания радиосети. В первом случае
потребитель создает собственную радиосеть, а во втором случае - использует уже
существующую в данном месте общественную сеть. С точки зрения использования
радиосвязи в области транспорта и с точки зрения защиты передачи более
целесообразным является использование собственной радиосети.

Все коммерчески доступные системы работают по подобным принципам. Ниже
дается анализ наиболее распространенных систем радиосвязи.

Служба R95 M0RS£ дает пользователям в< >зможность обеспечивать эффективную
передачу данных в сетях, обладающих различными свойствами и техническими
параметрами. Она обеспечивает высококачественную и надежную передачу данных
посредством сети, созданной при использовании технологии системы MORSE,
разработанной для радиосетей пакетной передачи данных. К таким сетям можно отнести
и радиорелейные, физические проводные и оптические линии. Передача данных каждого
пользователя обеспечивается с помощью рассеянного интеллектуального управления
сетью с механизмами автоматического устранения ошибок.

Пользователь службой MORSE подключен к сети посредством потребительского
интерфейса. В отличие от частных сетей пользователь услугами не обязан иметь
лицензию на эксплуатацию радиосети и не должен платить взносы Управлению по
телекоммуникациям за используемую частоту. Свойства службы MORSE следующие:

1 В настоящее время существуют конкурентные передачи GSM.
•	Эта служба позволяет пользователям вести связь в виртуальных частных сетях
с любым количеством узлов, которые могут находиться на территории всей
Чешской Республики или в малой области с малой и большой плотностью узлов.
Имеется возможность связи между стационарными и мобильными узлами.

•	Технология системы MORSE удовлетворяет признанным во всем мире
стандартам, если они существуют, и обеспечивает совместимость со многими
оконечными устройствами пользователя, включая систему GPS, изготовленными
различными производителями, в том числе известными фирмами, как Siemens,
Landis&Gyr, Sauter, Mitsubishi, Schenck, ZAT.

•	Сеть передачи данных находится под постоянным контролем, непрерывно
оптимизируются ее параметры и у пользователя не возникают расходы, связанные
с уходом за сетью.

•	Время ответа системы MORSE является настолько коротким, что система может
служить для управления процессами транспорта в реальном времени.

•	Создание сети данных не требует больших капиталовложений в инфраструктуру,
цены устройств выше, чем GSM

•	Относительно более высокая стоимость передачи зависит от объема переданной
информации, и оплата осуществляется формой постоянных месячных вкладов.

Постоянный узел пользователя будет подключен к сети данных после одноразовой
оплаты заданной суммы. Этот вступительный взнос зависит от конфигурации
аппаратных средств и находится в пределах от 15 000 до 35 000 чешских крон1.
Постоянные месячные взносы оплачиваются пользователем по договоренному
объему передаваемых данных и среднему расстоянию узлов, из которых данные
передаются.

Устройство узла в транспортном средстве покупает пользователь. Его пена
составляет около 35 тысяч чешских крон. Постоянные месячные взносы определяются
объемом передаваемых данных и площадью территории, из которой данные
передаются.

Для области до 25 км и договорной передачи в интервалах длительностью 20 с
(150 байтов на интервал) месячный взнос составляет 1700 чешских крон.

Услугами R95 MORSE пользуются, в первую очередь, такие клиенты, которые
нуждаются в передаче сообщения объемом от десятков до сотен байтов с периодом от
десяти секунд до десяти минут. Этот критерий оптимальной эффективности справедлив
как для постоянных, так и для мобильных приложений, однако услуги системы могут
быть очень интересными и для многих других клиентов. Основные преимущества
системы MORSE:

*	Высокие качество и надежность передачи данных.

*	Возможность выбора различных протоколов доступа.

Возможность управления процессами в реальной шкале времени.

Низкая стоимость передач.

Цены 2000-го года.	а
•	Непрерывный контроль над сетью.

•	Широкий диапазон поддерживаемых скоростей передачи.

•	Надежное техобслуживание сети данных.

•	Модем в постоянном узле является составной частью службы.

К недостаткам службы MORSE можно отнести:

•	Высокая покупная цена оборудования.

•	Относительно высокие эксплуатационные расходы и при малом объеме данных.

•	Пользователь присоединяется с помощью коммуникационного протокола по
предложению поставщика услуг.

•	Ограничения дальнейшего развития системы с точки зрения ее включения
в систему управления транспортом в Праге.

•	Не обеспечена долговременная непрерывная передача.

•	Эта технология предназначена для передачи больших объемов данных.

11.5.4.2 Частные радиосети

Система частных радиосетей основана на принципах, аналогичных принципам
общественных радиосетей. Данные с помощью радиомодема передаются к другому
радиомодему прямо или посредством релейной станции. Частоту частной радиосети
определяет «Чешское управление телекоммуникаций», которое на основании
предложенного проекта радиосети принимает решение о выделении частоты. За
выделенную частоту необходимо «Чешскому управлению телекоммуникаций»
заплатить. Частная радиосеть должна также иметь своего оператора, отвечающего за
соблюдение телекоммуникационного закона. Для эксплуатации данной сети также
необходимо предложить коммуникационный протокол связи между отдельными
модемами, а также связи с общественной сетью передачи данных. Скорость передачи
данных зависит от технологии радиомодема и ширины полосы пропускания
выделенного канала. Она в случае более дешевых модемов ценой около 5000 чешских
крон, как правило, составляет от 1,2 до 2,4 кбит/с. Радиомодемы для большей скорости
передачи, которые используются и в общественных сетях передачи данных, на порядок
дороже. В условиях застроенных районов города могут появиться проблемы
с покрытием радиосигналом, решение которых усложняет строительство радиосети.
Преимущества частных радиосетей:

•	Возможность быстрого установления связи со встречным радиомодемом.

•	Эксплуатационные затраты ниже по сравнению с общественной радиосетью.

•	Правильно созданная радиосеть обеспечивает хорошую доступность, а также
безопасность и надежность работы.

К недостаткам можно отнести:

•	Дорогое строительство радиосети из-за используемой технологии.

•	Необходим главный оператор с аттестатом.

Возможность умышленных или неумышленных помех радиоприему.
Необходимость получения выделенной частоты от управления телекоммуникаций
Неконцептуальность использования модемов в телематических приложениях.

П.5.4.3 Микроволновые цифровые линии связи

(В ДИАПАЗОНЕ ГГц)

Они являются подходящими для реализации высококачественной связи между
узлами в сети доступа или между датчиком и исполнительным органом или между
камерой и узлом в локальном слое, т. е. для соединений от одного узла к другому. Для
обеспечения связи узла с узлом сети доступа можно заменить кабельное соединение
в настоящее время недорогой волоконно-оптической линией. Оборудование является
надежным (на рынке предлагают большое количество устройств различной цены).
Недостатком микроволновой линии связи является требование прямой видимости,
которое в некоторых случаях трудно удовлетворить.

Микроволновая линия связи в настоящее время используется, например, для
передачи изображения от Баррандовского моста в главный пражский центр управления.
Благодаря большой ширине полосы пропускания качество передачи является высоким.
Передается аналоговый сигнал.

Для соединения тоннелей Гусовице и Писарецкий с диспетчерским пунктом
управления и диспетчерским пунктом полиции в 1999 году были построены
комплектные микроволновые линии связи. Для передачи сигналов изображения, звука
и данных используется среда IP, т. е. цифровая передача. Ввиду того, что между
отдельными точками не было прямой видимости, были установлены релейные станции.

Технология микроволновых линий связи относительно дорога, однако линии
обеспечивают высокую скорость передачи Например, микроволновая аппаратура
Mini-Link Е или Mini-Link С, фирмы Ericsson работает в диапазоне частот 7-38 ГГц.
Типичные значения скорости передачи — 2x2 Мбит/с и в зависимости от комплектации
аппаратуры могут увеличиваться вплоть до 32 Мбит/с. Правильно разработанная
микроволновая сеть обеспечивает очень малую ошибочность. Дальность действия этих
систем при прямой видимости нормально составляет 20 км. Другим изготовителем
микроволновой аппаратуры является фирма Alcona. Параметры ее изделий более-менее
идентичны параметрам изделий фирмы Ericsson. Цены обеих производителей
приблизительно одинаковы и составляют около 300 000 чешских крон. При разработке
трассы необходимо реализовать план частот. Основные преимущества микроволновой
связи следующие:

•	Высокая надежность работы, безопасность и доступность.

•	Высокая скорость передачи и пропускная способность.

*	Система является модульной и ее можно расширять.

К недостаткам относятся:

Более высокая цена оконечных устройств.

Необходимость прямой видимости или создания релейной станции.

Более сложное строительство.
11.5.4.4	Система связи DSRC

Система DSRC обеспечивает связь между транспортным средством и физическим
порталом, установленным на дороге. Аббревиатура DSRC (Dedicated Short Range
Communication) означает связь на короткое расстояние, которая реализуется в диапазоне
микроволн или в диапазоне инфракрасного света. Линия связи DSRC состоит из двух
основных частей, а именно: из блока OBU (On-Board Unit - устройство в транспортном
средстве) и блока RSE (Road Side Equipment - устройство на дороге), которые
обмениваются данными. Линии связи DSRC находят применение, главным образом,
в системах электронного платежа, так как для этой технологии были завершены
стандарты на уровне Европейского Союза. Однако было бы неправильным
ограничивать приложения DSRC только областью электронного платежа за проезд.
Предполагается использование линий DRSC в качестве информационного канала,
который будет информировать водителей об актуальной транспортной ситуации
и который будет связан с функциями интеллектуального транспортного средства.
Стандартизированная частота DSRC равна 5,8 Г1 ц (в США - 5,9 ГГц). Современные
технологии позволяют осуществлять связь между RSE и OBU вплоть до скорости
транспортного средства 480 км/ч. Преимуществом линии DSRC, работающей
в диапазоне инфракрасного света, является более высокая скорость передачи.
Недостатком является отсутствие стандартов на европейском уровне.
К преимуществам системы DSRC относятся:

•	Простота конструкции устройства OBU.

•	Высокая надежность и безопасность связи (прямая видимость).

•	Стандарты в рамках CEN и ISO.

•	Широкое распространение в мире.

•	Высокая скорость передачи DSRC, работающих в инфракрасной области спектра.

К ее недостаткам относятся:

•	Проблемы с внедрением микроволновых DSRC (металлизированные стекла
автомобилей - достигнута договоренность между производителями автомобилей
обеспечить неметаллизированное окошко под зеркалом заднего вида).

•	Необходимость создания устройств RSE.

11.5.4.5	Беспроволочная среда связи Bluetooth

Расширение и распространение мобильных средств связи, как например, notebook,
PDA (Personal Digital Assistant) или мобильный телефон, привело к необходимости
создания беспроволочной среды связи, которая позволяла бы соединить эти средства
с настольными компьютерами. Требованием, предъявляемым к такой среде, является
низкая цена приобретения, низкая излучаемая мощность и возможность внедрения
в рамках существующих систем связи. Результатом проведенных работ является
коммуникационная среда, названная Bluetooth.
Полоса передачи среды Bluetooth была выбрана в области 2,45 ГГц и немного
меняется в зависимости от географического положения. Например, в США спектр
частот лежит в пределах от 2,4 до 2,4835 ГГц, а в Японии - от 2,4 до 2,5 ГГц. Эта
полоса частот была первоначально выделена для других целей, однако в последние
годы она стала доступной и для общественных целей, например, Bluetooth.
Предельное значение скорости передачи Bluetooth приблизительно равно 1 Мбит/с.
Однако скорость передачи зависит от нескольких параметров, к которым относится,
например, мощность передатчика, находящаяся в пределах от 10 дБм до 30 дБм.
В системе Bluetooth используется манипуляция FSK (Frequency Shift
Keying -частотная манипуляция). Преимуществом этого способа модуляции является
простота демодуляции на приемной стороне.

К преимуществам системы Bluetooth относятся:

•	Низкие затраты на приобретение.

•	Высокая скорость пере, щчи.

•	Стандартизация среды передачи.

Недостатки системы Bluetooth:

•	Передача данных осуществляется только на короткие расстояния.

11.5.4.6 Передача данных GSM

рис. 11,31

Пример цифрового
аппарата GSM

Кроме передачи речевых сигналов GSM
предлагает следующие услуги:

•	Передача данных (2,4/4,8/9,6 кбит/с),

•	доступ в сети передачи данных (X. 25).

Производители мобильных телефонов уже
сегодня предлагают программируемые
мобильные телефоны, предназначенные
исключительно для передачи данных в рамках
телематических приложений (например,
Siemens - аппараты АЮ, A20 или С20), рис.
11.31. Благодаря программируемости
мобильных телефонов, можно и в их случае
использовать системы защиты передаваемых
данных.

Структура коммуникационной сети
является полностью открытой, благодаря
сотовой конфигурации всей сети. На рис. 11.32
схематически показан диспетчерский пункт
и его соединения с удаленными устройствами,
реализованными с помощью GSM. В общем
виде речь может идги как о диспетчерской
службе в области управления транспортом,
так и о диспетчерской службе контроля над технологическими устройствами. Кроме
прямого соединения «диспетчерский пункт - удаленное устройство», на рисунке
показана возможность передачи выбранной информации и к местным работникам
техобслуживания или к работнику надсмотра над всей коммуникационной
инфраструктурой.

Рис. 11.32 Принципиальная схема открытой коммуникационной сети GSM

Благодаря качеству стандарта, определяющего GSM (в отличие от аналоговой сети
NMT), возможность подслушивания разговора или перехвата данных
в радиоинтерфейсе практически исключена. Для подслушивания пришлось бы принять
последовательность пакетов от различных каналов (если активизирована функция
frequency-hopping) и затем декодировать зашифрованную информацию. Первую задачу
можно решить, используя самую современную технику, однако расшифровать
содержание (не зная соответствующего ключа) из-за сложности и при современном
уровне вычислительной техники не является реальным даже при самом простом
способе шифровки (scrambling). Стандарт GSM определяет несколько видов шифровки,
причем не все должны обязательно поддерживаться каждым терминалом и каждой
базовой станцией BTS (Base Tranceiver Station). Однако все способы шифровки имеют
одно общее свойство, заключающееся в том, что определенная часть ключа никогда
не передается из BTS к телефонному аппарату или терминалу MS (Mobile Station) и,
следовате 1ьно, ее невозможно узнать при подслушивании ни в одном из интерфейсов.

Все операторы (Eurotel, Radiomobil, Чешский мобичь) такие услуги предлагают.
Служба дает возможность передавать данные между [вумя мобильными телефонами
С помощью модемов или специальных терминалов (S10, М20). Данные можно
передавать от мобильного телефона в мобильный телефон или в постоянную линию
компьютерной сети. Передачу данных можно защитить от недозволенного доступа
с помощью программного обеспечения (защитное кодирование), а также с помощью
системного подхода, т. е. с помощью двухсторонней передачи данных по принципу
«вопрос - ответ - подтверждение». Скорость передачи во всех случаях составляет
9.6 кбит/с.

Учитывая объем данных, скорость передачи 9.6 кбит/с, надежность, защищенность
и доступность, система удовлетворяет требованиям, предъявляемым большинством
транспортных приложений к беспроволочной среде передачи. У системы GSM не
предполагается постоянное соединение, которое было бы слишком дорогим. Изменение
состояний контролируемых/управляемых величин (переключение программ
светофоров) осуществляется периодически с низкой частотой повторения и поэтому
в каждом случае устанавливается новая связь. Однако во время отсутствия связи не
передается информация о состоянии управляемого устройства. Этет вопрос можно
решать двумя способами. Первый способ - это периодический опрос состояния
управляемого устройства, а второй способ основан на передаче, вызванной событием,
которое должно быть запрограммировано вместе с обеспечением информации об
обрыве соединения. Если система будет использоваться только в режиме master-slave
для сбора информации, то нет необходимости в разработке коммуникационного
протокола. В случае требования двухнаправленной связи устройство должно быть
дополнено коммуникационным протоколом, во избежание коллизии при образовании
соединения (одновременное наличие двух идентичных требований). Составной частью
коммуникационного протокола должна быть обработка приоритетов.

Преимущества системы GSM:

•	Высокая доступность и малая ошибочность, контролируемые в обоих
направлениях.

•	Расстояния между отдельными точками могут быть большими и они не зависят
только от покрытия данной территории сигналом.

•	Расходы на приобретение службы низкие. Эксплуатационные расходы состоят
из фиксированного взноса и стоимости единицы времени связи.

•	Простота монтажа и мобильность.

•	Быстрый контроль доступности.

Недостатки системы GSM:

•	Не обеспечен простой и бесплатный контроль системы.

В случае отказа всей сети оператора нет возможности образования альтернативной
связи.
11.5.4.7	Передачи GSM-SMS

Сообщения GSM-SMS. передаваемые в сотовой сети мобильных телефонов,
обладают рядом преимуществ. Основным преимуществом является приемлемая цена.
С другой стороны, определенным недостагком является невозмож ность обеспечения
достаточной доступности и защиты передачи Поэтому данный вид сообщений можно
использовать, например, для дистанционного сбора сообщений статистического
характера, но для управления транспортными средствами эта система является менее
пригодной.

Однако от этой системы не следует ни в каком случае отказываться. Всегда имеет
смысл обсудить возможность ее использования для связи в специальных случаях.

Все операторы предлагают этот вид услуг. Служба близка передаче данных, но
с той только разницей, что сообщение передается в одном направлении с последующим
подтверждением. Оператор не гарантирует определенное время задержки передачи,
что является причиной сниженной доступности передач SMS. Несмотря на то, что
среднее время задержки передачи мало (оно составляет около 8 секунд), время
задержки в отдельном случае может достичь и нескольких часов. Задержка вызвана
переполнением центра SMS и его централизованной структурой. Система SMS
является сложной в том смысле, что данные необходимо преобразовывать в сообщения
SMS и в точке приема осуществлять обратное преобразование SMS в данные. В случае
простого текста, отображаемого на информационных табло, преобразование
получается очень простым. В случае контроля аналоговых величин дело сложнее.
Сообщения SMS ограничены количеством знаков (как правило, 120) и объемом
сообщения (как правило. 160 знаков). Дополнительные знаки можно определить, однако
операторы такой способ не рекомендуют, так как может произойти неправильная
интерпретация из-за наличия различных технологий. Преимущества GSM-SMS:

•	Расстояния между точками являются большими и не зависят от покрытия данной
территории сигналом.

•	Расходы на приобретение службы невысокие.

•	Простота монтажа и мобильность.

Недостатки GSM-SMS:

•	Не обеспечен простой и бесплатный контроль над системой.

•	Плохая доступность, не подчиняющаяся контролю.

•	Преобразование текстового сообщения является сложным.

•	Плохая защита, которую невозможно повысить (формат сообщений точно
определен).

•	При использовании некогорых технологий необходимо обеспечить устранение
принятых сообщений.
11.5.4.8	Передача GSM-WAP

Наряду с развитием мобильных телефонов стали развиваться и специальные услуги
Эти услуги близки услугам, предоставляемым системой Internet, которая является
большим источником информации. Протокол TCP/IP, являющийся основным
интерфейсом для передачи данных в сети Internet, не является вполне подходящим
для мобильных приложений. Причиной является факт, что этот протокол
разрабатывался с целью обеспечения максимальной надежности передачи и малой
ошибочности. Радиопередача обладает бульшим временем задержки и у нее
наблюдаются кратковременные перерывы передачи.

Слои, выше слоя Hl ТР, не содержат сжатия данных, которое является необходимым
из-за ограниченной полосы пропускания радиоканала. Кроме страницы WWW они
часто содержат рисунки, объем которых не подходит для радиопередачи.

Решением этой проблемы является протокол WAP (Wireless Application Protocol),
посредством которого можно предлагать услуги WEB мобильным пользователям.
Мобильный телефон ведет связь на языке WML (Wireless Markup Language) с сервером
web через WAP Proxy. WAP Proxy принимает требования от мобильного телефона
в закодированном виде и после декодирования WAP Proxy ведет связь с сервером web
с помощью HTML. Второй возможностью является упрятывание данных в сервере
непосредственно в формате WML.

Преимущества GSM-WAP:

•	Возможность подключения к Internet с помощью мобильного телефона.

•	Существование стандартов WAP позволяет взаимодействие.

•	Коммуникация WAP сильно расширена.

Недостатки GSM-WAP:

•	Ограничения графики передаваемой информации.

•	Долгое время ожидания присоединения, за которое необходимо платить.

•	Необходимость создания собственных страниц www.

11.5.4.J) Дальнейшее развитие GSM

Скорость передачи канала GSM в настоящее время составляет 9,6 кБод.
Стремлением является сделать возможной передачу данных от мобильных средств
в сотовые сети на базе системы Internet.

Одной из основных предпосылок для обеспечения доступа в Internet является
расширение полосы пропускания существующей сети GSM. На первом этапе речь
идет о сети GPRS (General Packet Radio Service), которая поддерживает теоретическую
скорость передачи 115 кБод. Эта скорость весьма близка скорости ISDN (128 кБод)
и значительно выше прежней скорости 9.6 Бод, благодаря чему можно передавать не
только пакеты при управлении онлайн, но и электронную почту (E-mail).

Одновременно ведутся интенсивные работы над интернетовским протоколом (IP),
который поддерживал бы передачу сигналов звука и изображения. Речь идет о новых
способах обработки информации, так как при современном способе коммуникации
Данные передаются посредством малых пакетов. По прогнозам развития в 2002 году
операторы сотовых систем должны ввести в эксплуатацию коммуникационные
радиосистемы третьего поколения. Это UMS (Universal Mobile Telecommunication
System) и их пропускная способность составляет уже 2 МБод. Эта скорость вполне
сравнима с параметрами постоянного соединения и будет обеспечивать полноценный
доступ в систему Internet, качество музыки CD, видеопередачу и связь, осуществляемую
с помощью компьютеров, и т. п. Международный радиокоммуникационный союз
принял рекомендацию IMT-2000, которая должна стать основой всемирной
стандартизации.

Не надо забывать, что речь идет о передачах между мобильным объектом
и постоянными узлами, образующими сотовую сеть. Теоретические подсчеты
показывают, что скорость передачи 2 МБод можно будет использовать, если объект
движется со скоростью, не превышающей 10 км/ч. При более высокой скорости езды
скорость передачи сокращается до 384 кБод, что в сорок раз выше скорости передачи
современных систем GSM.

11.5.4.10	Система GPRS

GPRS - это расширение системы GSM, позволяющее осуществлять передачу пакетов
данных через радиоинтерфейс системы GSM. В виду того, что в большинстве
современных приложений в предпочтении передача данных посредством стандартных
пакетов, которая используется в обычных компьютерных сетях, одним из основных
требований, предъявляемых к новой системе, было сохранение передачи с помощью
пакетов. Поскольку сеть GSM сама по себе такой возможности не имеет и данные в ней
передаются по составленной линии связи способом , используемым в модемах, нужно
было разработать спецификации дополнительных устройств и протоколов,- которые
позволяли бы передачу пакетов данных.

Тем не менее уже в самом начале было очевидным, что для успешного
практического внедрения новой технологии придется для целей GSM выделить как
можно большую часть сетей GSM. Весьма категорическим это требование является
для той части сети, которая обеспечивает радиопередачу и которая для большинства
операторов представляет собой большие капиталовложения в сеть. Одновременно речь
идет о самой сложной с точки зрения трудоемкости строительства и внедрения части
сети. В связи с этим необходимо подчеркнуть, что речь идет действительно только
о принципиальной схеме. В соответствующем стандарте ETSI [151] можно найти
подробную спецификацию отдельных элементов сети и, в частности, отдельных
интерфейсов. Основные принципы действия сети GPRS вытекают из упрощенной
схемы на рис. 11.33. Существующая структура сети представлена светлыми блоками.
Обычный разговор передается через радиоинтерфейс между мобильным терминалом
и соответствующей базовой станцией (Base Transceiver Station). Далее разговор
направляется через управляющую часть радиосети (Base Station Controler)
в центральную станцию (Mobile Switching Centrum) и далее поступает в общественную
телефонную сеть. Вся сеть при этом пользуется услугами всех дополнительных
элементов, как например, базы данных абонентов, содержащейся в MSC (Visitor
Location Register), центра обработки кратких текстовых сообщений (Short Message
Centrum) и других. В случае передачи данных в рамках сети GSM соединение
образуется аналогичным образом, однако разговор в этом случае направляется не прямо
в общественную телефонную сеть, но он поступает в блок IWF (InterWorking Function)
который можно себе представить как набор стандартных модемов, причем как
аналоговых, так и модемов ISDN. Скорость передачи и параметры передачи данных
определены параметрами этих модемов. Скорость передачи обычно составляет
9,6 кбит/с, но некоторые операторы в настоящее время предлагают и скорость передачи
14,4 кбит/с, возможность сжатия (V.42bis) или линии ISDN. Недостатком всех этих
решений является необходимость сохранения образованных цепей связи и в случае,
когда нет необходимости в передаче или приеме данных, наряду с относительно низкой
скоростью передачи. Следующим недостатком яв пяется и недостаточная возможность
интеграции в IWF и, напр., Internet, и большое время, необходимое для образования
соединения.

Совсем другой является ситуация в сети GPRS. Элементы сети GPRS на рисунке
представлены серыми блоками. И в этом случае соединение образуется между

голос Circuit Data Packet Data

SM-SC - Short Message Center

GGSN - Gateway GPRS Support Node
SGSN - Serving GPRS Support Node

PCU - Packet Controller Unit

MSC - Mobile Switching Centrum
BSC - Base Station Controller
BTS - Base Transceiver Station

Puc. 11.33 Принципиальная блок-схема сети GPRS

мобильным терминалом и базовой станцией (BTS), однако характер передачи
в радиоинтерфейсе другой. Через радиоинтерфейс теперь передаются пакеты данных,
и необходимая сигнализация направляется по другому пути, чем в случае разговора.
Ввиду другого характера передачи пакетов данных через радиоинтерфейс и другого
способа использования радиосети блок управления радиосетью (BSC) оснащен
дополнительным устройством с дополнительным интеллектом, необходимым для
управления работой GPRS в радиоинтерфейсс (Packet Controller Unit). Это устройство
расширяет возможности существующей BSC. Концепция и исполнение устройств
различных производителей бывают различными и в случае интерфейсов между PCU
и BSC. С другой стороны, очень хорошо определен интерфейс Gb между PCU и другим
элементом сети, называемым SGSN. Этот элемент (SGSN = Serving GPRS Support Node)
является одним из новых элементов в сети GPRS. Это - узел данных, способный
вести связь с'радиосетью, образующей составнхто часть сети GPRS, а также с другим
узлом данных GGSN (Gateway GPRS Support Node). Назначением GGSN является связь
с внешним миром, например, с сетью Internet. Если пользоваться терминологией из
области компьютерных сетей, то GGSN представляет собой стандартный
маршрутизатор, который направляет пакеты данных на пути между сетью GPRS
и внешним миром. Однако, в действительности сеть GPRS может содержать большое
количество узлов обоих типов, соединенных взаимно магистральной сетью. Хорошая
спецификация интерфейса Gb дает возможность комбинировать «Соте Network»
(включающую в себя GGSN и SGSN) одного поставщика с радиосетью другого
поставщика.

11.5.4.11	Сети дальней связи

tetra

TETRA - это узкополосная система с частотным мультиплексированием
и многосторонним доступом с временным распределением каналов TDMA (Time
Division Access), использующая векторную манипуляцию DQPSK (Differential
Quarternary Phase Shift Keyed). Система Multiple работает в диапазоне частот 800 МГц.
Основные технические характеристики:

•	Шаг сетки несущих частот  •	Манипуляция  •	Метод мультиплексирования  •	Скорость передачи (брутто)  •	Полезная скорость передачи (нетто)  •	Максимальная полезная скорость  с защитой  •	Вокодер	25 кГц  р/4 DQPSK  TDMA 4 : 1  36 кбит/с  36 кбит/с х п временных участков  28,8 кбит/с  19,2 кбит/с  19,2 кбит/с  4,567 кбит/с (A-CELP)
• Техника произвольного доступа	Slotted Aloha (V+D)  Slotted Aloha & DSMA (PDO)

TETRA - это европейская сотовая радиосистема, разработанная первоначально
для военных нужд и в последствии открытая для гражданского сектора, например,
для интегральной передачи информации (данные, голос) сетевых организаций
государственных органов. Одним из приложений системы является интегральная
спасательная система (полиция, пожарники, медицинская служба). С помощью
программирования отдельных стационарных и мобильных средств с учетом
требований и права связи можно обеспечить создание специальных сетей.

На рис. 11.34, который перенят из оригинальной презентации для комиссии по
стандартизации ТС278, показаны мобильные станции (3), позволяющие осуществлять
речевую коммуникацию, далее станции для передачи данных (4) и базовые станции
(1), которые ведут связь со станциями обоих типов. Можно выбирать конфигурацию
сети, позволяющую прямую связь (2) без участия базовой станции.

На уровне технической комиссии по стандартизации ТС278 рассматривается
возможность стандартизации системы TETRA и для целей транспорта. Необходимо
подчеркнуть, что система TETRA имеет и сильную оппозицию. Оппонентами являются
производители и пользователи системы TETR Л.РОЕ.
Сходство можно найти в системе MATRA, основанной на тех же самых принципах
которая на уровне частных пилотных приложений внедрена в рамках Министерства
внутренних дел ЧР Пока не известно приложение системы только для передачи данных.
Мобильные средства полиции поставляются с возможностью комплексного
использования в рамках системы, в результате чего стоимость мобильной станции
выше. Можно предполагать, что производители будут предлагать устройства,
предназначенные только для передачи данных в точно определенной
и запрограммированной области. В таком случае и цена радиостанции будет ниже.

Система TETRA станет одной из телекоммуникационных систем для
телематических приложений, так как она обеспечивает достаточную защищенность
наряду с доступностью и надежностью передачи. В настоящее время заканчивается
основная проверка системы за границей.

Система TETRA (Terrestrial Trunked Radio) так же, как и система GSM является
открытым цифровым стандартом, созданным и разработанным в Европе при участии
Европейского института по телекоммуникационным стандартам (ETSI). В 1994 г. был
подписан договор о намерении (TETRA Memorandum of Understanding - MoU),
к которому присоединилось уже 19 стран.

Первым изготовителем системы TETRA было общество MOTOROLA, которое
начало опытную эксплуатацию при использовании нового европейского стандарта.

Locil
Diapiichar

PSTNflSDN ч
PABX/TON

Рис. 11.34

Принципиальная блок-схема системы TETRA (перенято из оригинальной
презентации для комиссии по стандартизации CEN):1 — радиоинтерфейс,
2 - прямое соединение, 3 — интерфейс человек—система, 4 — периферийный
интерфейс, 5 — локальный диспетчер, 6 — вход во внешние сети,
7 - удаленный диспетчер, 8 — интерфейс между SwMl 9 - подключение
управления сетью, Sw MI инфраструктура коммутации и управления
(Switching and Management Infrastrukture)
Преимущества системы TETRA:

•	Открытая система, которая позволяет объединить городские сегменты.

•	Высокие защищенность, надежность и доступность.

Недостатки системы TETRA:

•	Трудно доступная техническая и экономическая информация по сетям передачи
данных.

•	Отсутствие стандарта системы по телематике.

•	Ограниченная скорость связи.

•	Данное приложение должно быть включено в систему TETRA, для чего
необходима консультация с оператором сотовой сети.

11.5.4.12	РЧДИОВЕЩАНИЕ RDS- Г лК

RDS (Radio Data System) - это цифровой канал, вложенный в тракт радиовещания,
с помощью которого можно передавать информации с малой скоростью передачи.
Система RDS широко используется для передачи названия радиостанции, названия
передаваемого музыкального произведения и т. п. В области транспортной телематики
канал RDS-TMC стандартизирован и используется для передачи актуальной
транспортной информации водителям.

Поскольку скорость передачи составляет 37 бит/с, невозможно передавать
информацию большого объема, а только закодированные приказы. Для этого
предназначен протокол ALERT-C, в котором каждому приказу соответствует
определенная ситуация. Приемник, поддерживающий службу RDS-TMC, информирует
водителя о транспортной ситуации голосом. Модуль ТМС доступен на нескольких
языках, и в пределах всей Европы он информирует водителей на их родном языке.

Преимущества RDS-TMC:

•	Низкая цена приобретения.

•	Широкое внедрение в Европе.

•	Информация передается на родном языке водителя.

Недостатки RDS-TMC:

•	Низкая скорость передачи.

•	Информация является бесплатной, чему соответствует и ее качество (источника
платной качественной информации нет).

•	В некоторых странах не создана необходимая инфраструктура.

11.5.4.13	Цифровое радйовеэдание

Цифровое радиовещание DAB (Digital Audio Broadcasting) - это технология
радиовещания, по которой передается не аналоговый, а цифровой сигнал. Для приема
цифрового радиовещательного сигнала необходим специальный приемник, который
уже имеется на рынке. Преимуществом цифрового радиовещания являются
предлагаемые дополнительные услуги, например, доступ в Интернет или передача
транспортной информации на большой территории. Вся концепция DAB была создана
с учетом мобильной коммуникации и поэтому ее выгодно использовать в движущемся
автомобиле (рис. 11.35).

В Чешской Республике реализуется пилотный проект DAB с 1999 г., причем
лицензию на этот пилотный проект имеет общество АО «Чешские
Радиокоммуникации». Дальнейшему расширению препятствует необходимость
больших капиталовложений в инфраструктуру и малый интерес к дополнительным
услугам.

Преимущества системы DAB:

•	Высокие параметры мобильного приема.

•	Возможность однонаправленного приема большого количества данных.

•	Высококачественное воспроизведение звука.

•	Возможность дальнейшего расширения новых сверхстандартных услуг.

Вис. 11.35 Блок-схема системы DAB в Чешской Республике

Недостатки системы DAB:

Повышенная цена радиоприемника.

Неразвернутая инфраструктура в ЧР.

Сложности при предоставлении платных услуг.
11.5.4.14 Цифровое телевидение

У цифрового телевидения DVB (Digital Video Broadcasting) есть большие перспективы,
однако необходимо рассчитывать на определенную задержку на нескольких лет. Сначала
должны дослужить существующие телевизионные приемники у большей части населения,
а только после этого можно думать о цифровом телевидении. Приемник для DVB является
совершенно несовместимым с существующими телевизионными приемниками. Система
DVB дает возможность оптимального использования диапазонов частот, в результате чего
можно передавать большее количество телевизионных программ на территории всей
страны (рис. 11.36). В рамках DVB можно передавать и сигналы цифрового радиовещания.
Недостаток D\B заключается в малой пригодности системы для мобильных приложений.
Система DVB работает в диапазонах высоких частот, и при приеме сигнала в движущемся
транспортном средстве возрастает ошибочность. В настоящее время свойства DVB
проверяются и можно сказать, что для защиты передачи необходимо дополнить сигнал
большим количеством контрольных битов. Благодаря избыточности сообщений,
в зависимости от скорости мобильного приемника снижается скорость передачи.

Рис. 11.36

Блок-схема системы DVB в ЧР

Покрытие территории Чешской Республики сигналами DAB и DVB на
1 января 2001 года

Рис. 11.37
В Чешской Республике реализуется пилотный проект передачи DVB с 1999 г
(рис. 11.37) Лицензию для этого вида передачи имеет общество АО «Чешские
Радиокоммуникации». Развитие DVB зависит от инвестиций в инфраструктуру.
Преимущества системы DVB.

•	Возможность однонаправленной передачи большого количества данных.

•	Высококачественный прием телевизионных и радиопередач.

•	Оптимальное использование полосы частот.

•	Возможность введения новых нестандартных услуг.

Недостатки системы DVB:

•	DVB непригодно для мобильного приема.

•	Большие инвестиции в инфраструктуру.

•	Задержка внедрения, связанная с массовым использованием.

•	Проблемы с оплатой сверхстандартных услуг.

11.5.5 Мультимедийные передачи

1L5.5.1 Кодирование изображения

Передача изображений является одной из основных функций системы управления
транспортными потоками. Основным требованием является передача сигнала системы
PAL. Это аналоговый сигнал и для его передачи посредством сети передачи данных
необходимо превратить в цифровой сигнал. В процессе дигитализации каждый кадр
преобразуется в матрицу N х М точек (pixel) и каждой точке присуждается цветность
и яркость. Формат матрицы N х М зависит от требований к качеству изображения.
Размер по стандарту цифрового телевидения составляет 720 х 576. Стандарт PAL
определяет 50 полей в секунду. Кодированию одной точки с помощью трех байтов
соответствует поток данных в несколько сот Мбит/с (Mega bits per second, 220 битов
в секунду). Манипуляция с таким потоком данных была бы очень сложной. Поэтому
используются методы сжатия, разработанные специально для кодирования и передачи
видеосигнала (рис. 11.8). Используются следующие форматы:

Таблица 11.8 Используемые форматы изображения

Формат	Разрешающая способность по горизонтали	Разрешающая способность по вертикали	Н. 261 поддержка	Н. 263 поддержка
SQCIF	128	96		Да
QCIF	176	144	Да	Да
CIF1	352	288	По выбору	По выбору
4CIF	704	576		По выбору
16CIF	1408	1152		По выбору

Common Interface Format (CIF) также обозначается как Standard Interface Format (SIF).
Н. 261, Н. 263

Речь идет о форматах сжатия, определенных в рекомендации организации стандартов
ITU-Т. Они дают возможность преобразовать сигнал звука и изображения в поток битов
п х 64 кбит/с (где п равно 1-30). Рекомендация Н. 2b 1 была разработана для приложений
типа телеконференция с передачей видеосигнала по сетям ISDN. Алгоритм кодирования
аналогичен (но несовместим) алгоритму, используемому в формате MPEG (см. ниже).
Обе рекомендации распространяются на передачи, в которых необходимо соблюдать
постоянную скорость передачи битов, соблюдение которой имеет преимущество перед
соблюдением заданного качества изображения или звука. Рекомендация Н.263 - это
рекомендация новой редакции, исходящая из Н.261 и являющаяся оптимальной для малых
скоростей передачи битов. С ее помощью можно обеспечить такое же качество
изображения, как и в случае Н.261 при скорости передачи битов, которая ниже на 30-50 %.
Достижимая частота кадров составляет 30 кадров/с, ее типичное значение - 10 кадров/с.

MJPEG

Motion-JPEG (MJPEG) - это нестандартизированный формат передачи изображения,
работающий по принципу отдельного сжатия каждого отдельного изображения
с помощью алгоритма сжатия JPEG. Несмотря на это, как кажется, в рамках технической
комиссии TC278/WG1 «Traffic and Travell Information» готовится его использование
в области транспорта. Этот простой способ кодирования изображения использует
подобие двух, следующих друг за другом кадров. Это приводит к меньшей степени сжатия
по сравнению с рекомендациями Н.261, Н.263 или стандартами MPEG. Меньшая степень
сжатия обеспечивает более высокую скорость передачи битов, составляющую, как
правило, 10-40 Мбит/с в зависимости от качества изображения. Несмотря на то, что
данный формат не стандартизирован, его продолжают предлагать многие производители.
Благодаря возможности использования высокого разрешения (1600 х 1200 и более) при
частоте кадров 50 кадров/с и благодаря постоянному качеству изображения,
независящему от величины изменений в следующих друг за другом кадрах, этот формат
используется для передачи изображения студийного качества.

MPEG-1, MPEG-2

Эти форматы стандартизированы в рамках как ITU-T, так и ISO/IEC. Вариант
MPEG-1 предназначен для передачи изображения и звука с малой скоростью передачи
(оптимальный режим при 1,5 Мбит/с) при разрешении (CIF, т. е. 352 х 288),
соответствующем качеству аналоговой системы VHS. Частота кадров нормально
составляет 25 кадров/с. Тем не менее в соответствии со стандартом разрешение
изображения может достигать значения 4095 х 4095 и частота кадров может доходить
до 60 кадров/с. К сожалению, большинство кодеров и декодеров обеспечивает
максимальное разрешение CIF. Для кодирования в реальном времени необходимо
использовать поддержку аппаратных средств. Декодирование с помощью
программного обеспечения можно реализовать, используя обычный компьютер
с процессором Pentium без поддержки аппаратных средств.

Формат MPEG-2 - это расширенный формат MPEG-1, обеспечивает более высокое
разрешение изображения и более высокое качество звука. Формат предназначен для
скоростей 4-15 Мбит/с при обеспечении качества изображения, предназначенного для
телевизионных передач (broadcast quality full-screen video). Этот формат используется
новыми технологиями DVB (Digital Video Broadcast) и DVD (Digital Versatile Disk).
формат практически используется Чешским телевидением для передачи сигнала
удаленным передатчикам посредством спутниковой линии передачи. Однако для
кодирования MPEG-2 в реальном времени необходимы дорогостоящие аппаратные
средства. Для декодирования также необходимы аппаратные средства, однако их цена
является относительно низкой.

формат MPEG-2 является обратно совместимым с форматом MPEG-1, т. е. декодер
MPEG-2 способен декодировать сигнал формата MPEG-1

Структура формата MPEG-2 с целью более простого внедрения и с целью обеспечения
совместимости изделий различных изготовителей разбита на отдельные профили
и уровни (profiles, levels). Профиль определяет возможность расширения потока битов
и цветов в то время, как уровень определяет разрешение изображения и максимальную
скорость передачи для данного профиля.

В обшем можно сказать, что профиль определяет новое подмножество алгоритмов,
прибавленных к существующим, и уровень определяет диапазон параметров,
поддерживаемых при данном варианте внедрения (разрешение и скорость передачи).
В настоящее время чаще всего используются Main Profile и Main Level (MP@ML),
которые соответствуют разрешению 720 х 576 точек изображения при частоте
25 кадров/с и скорости передачи до 15 Мбит/с для стандарта PAL. Приведенный пример
соответствует описанию Main Profile a High I ,evel (MP@HL). Общий перечень свойств,
профилей и уровней для MPEG дан в нижеследующих таблицах:

Таблица 11.9 Общие свойства формата MPEG

	MPEG-1	MPEG-2
Стандартизирован	1992	1994
Назначение	Цифровое видео на CD-ROM	Цифровое телевидение (HDTV)
Разрешение изображения	Формат CIF (1/4 TV)  360 х 288	TV  (4 х TV)  720 х 576 (1440 х1152)
Частота кадров	25-30 кадров/с	50-60 кадров/с (100-120 кадров/с)
Скорость передачи	1,5 Мбит/с	4 Мбит/с (20 Мбит/с)
.. Качество	VHS (2 МГц, -3 дБ)	NTSC/PAL TV (6 Мгц, -3 дБ)

Формат MPEG-2 — это вероятно единственный формат со стандартизированной
передачей в сети ATM (с помощью слоя AAL5). В сетях передачи данных за
исключением ATM нормально используются протоколы IP. Для передачи MPEG-1/2
используется RTP (Real Time Protocol) по рекомендации IETF RFC 2250. Протокол
Уже передается непосредственно с помощью UDP.
Таблица 11.10 Предельные значения параметров на каждом уровне и для каждого профиля

Уровень	Параметр
HIGH	1920 точек на строку
	1152 строк в кадре
	60 кадров/с
	80 Мбит/с
HIGH 1440	1440 точек на строку
	1152 строк в кадре
	60 кадров/с
	60 Мбит/с
MAIN	720 точек на строку
	576 строк в кадре
	30 кадров/с
	15 Мбит/с
LOW	352 точек на строку
	288 строк в кадре
	30 кадров/с
	4 Мбит/с

Таблица 11.11 Используемые алгоритмы и функциональные свойства профилей

Профиль	Алгоритм
HIGH	Поддерживает все функции профиля Spatial Scalable Profile  -	3 слоя c SNR и кодирование Spatial scalable,  -	репрезентация 4:2:2 YUV цля повышенных требований к качеству.
SPATIAL Scalable	Поддерживает все функции профиля SNR Scalable Profile и алгоритма для кодирования  -  Spatial scalable (допускаются два слоя ), - репрезентации 4:0:0 YUV-representation.
SNR Scalable	Поддерживает все функции профиля MAIN Profile и алгоритм для  - кодирования SNR scalable (допускаются два слоя), - репрезентация 4:2:0 YUV.
MAIN	Несогласованный алгоритм кодирования, поддерживающий функции:  -	кодирование черезстрочное видео,  -	произвольный доступ,  -	режимы предсказаний В-picture,  -	репрезентация 4:2:0 YUV.
SIMPLE	Содержит все функции профиля MAIN Profile, но не поддерживает режимы предсказаний B-picture - репрезентация 4:2:0 YUV.
11.5.5.2 Интегральные виды передачи

Интегральные виды передачи обеспечивают передачу данных, голоса
и изображения в одной телекоммуникационной среде. Несмотря на то, что информации
звука и изображения можно представить в виде данных, все же интегральная передача
является относительно сложной и предъявляет жесткие требования к управлению
телекоммуникационной сетью. Например, данные, соответствующие информации
изображения, должны быть тщательно синхронизированы. С другой стороны, данные,
соответствующие голосу, не требуют синхронизации, но пакеты должны поступать
в правильной последовательности. Задержка нескольких пакетов приводит
к неразборчивости звуковой информации.

На рис. 11.38 дан пример узла ATM, который обеспечивает интегральную передачу
голоса, данных и изображения. Входы в этот узел могут обладать различной скоростью
передачи. Пример показывает решение узла ATM, в который входные данные
поступают через интерфейс RS232, видеосигнал через шину FBUS (видеоданные сжаты
с помощью MJPEG). Следующая связь направлена к внутренней компьютерной сети,
к сети Ethernet или и ISDN. Узел обеспечивает интегральный доступ, причем можно
выбирать параметры и приоритет связи. Так, например, приоритет данных, которые
непосредственно связаны с безопасностью транспорта, будет выше, и в случае аварии
их передача будет гарантирована.

^ис. 11.38 Узел ATM интегральной передачи
11.6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Связь - это основа телематики. Поэтому связи в настоящей главе уделяется
повышенное внимание. По опыту можно сказать, что транспорт пока отстает от
развития коммуникаций и многие транспортные системы построены по традиционному
способу.

В нескольких пилотных проектах, как например в городах или тоннельных
системах, наблюдается стремление создавать широкополосные цифровые сети. Только
такая концепция гарантирует не только требуемое качество и надежность передачи,
но и возможность последующего расширения систем без высоких экономических
требований. Пример такой концепции телематической системы приводится в [158].
ДОРОЖНЫЙ
ТОННЕЛЬ КАК
СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ
ТЕЛЕМАТИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ

12

12.1	Функциональная
архитектура тоннелей..........480

12.2	Тоннель как
телематическая
подсистема...................483

12.3	Особенности режимов
управления работой
тоннеля.......................487

12.4	Реализация системы
управления....................489

12.5	Интеграция систем
управления транспортом
в юроде и тоннеле.............490

12.6	Заключение..............491
Тоннель наземной дороги в городе или в незастроенной пригородной области
является составной частью транспортной сети и условия движения транспортных
потоков в тоннеле в принципе должны соответствовать условиям движения на
открытых участках дорог. Тем не менее, тоннель является специальным транспортным
сооружением не только с точки зрения капитальных и эксплуатационных расходов,
но главным образом, с точки зрения количества и разнообразия технологического
оборудования, которое предназначено для обеспечения безопасного и плавного
движения. Важными являются также связи тоннеля с системами управления
транспортом как в городе, так и в пригородных областях.

Технические системы тоннелей обрабатывают большое количество данных,
которые часто являются очень неоднородными, причем они по своему характеру
похожи па аналогичные данные систем автомагистралей: здесь измеряются
метеорологические и экологические параметры. Кроме того, необходимо обеспечивать
надежную передачу речевых сообщений, например, из устройств SOS. Большое
значение имеет и телевизионный контроль. Большой массив данных связан
с используемыми системами безопасности (аварийные кнопки, оповещение пожара).
К нему необходимо прибавить данные, принимаемые от собственных технологических
устройств, обеспечивающих освещение, вентиляцию и т. п.

Тоннель необходимо рассматривать как составную часть транспортной системы
города или района и поэтому важной является его двухсторонняя связь с центрами
управления транспортом, диспетчерскими пунктами полиции, спасательной службой
и пожарниками. Также необходимо обеспечить соединения, связанные с управлением,
когда система оптической сигнализации в окрестности тоннеля должна реагировать
на наличие заторов, возникающих в тоннеле.

Следовательно, тоннель наземной дороги, оснащенный необходимой технологией,
представляет собой одну из основных телематических подсистем, в результате чего он должен
быть включен в общую телематическую систему управления транспортными потоками.

12.1	ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

АРХИТЕКТУРА ТОННЕЛЕЙ

Тоннельное сооружение можно в принципе разделить на строительную
и технологическую части. Более подробное описание технологического оборудования
и транспортной системы дано в [159]. С точки зрения телематики интересными являются
только технологические узлы. В них протекает процесс сбора, обработки и распределения
информации. Функциональная архитектура имеет три основные части:

1.	Транспортная система: обеспечивает комплексные транспортные функции
и тесно связана с остальными системами управления транспортом в городе или
на автомагистрали.

2.	Оборудование техники безопасности: состоит из нескольких подсистем,
обеспечивающих безопасность участников движения и обслуживающего
персонала тоннеля.

3.	Техническое оборудование: обеспечивает функциональную способность тоннеля

и к нему относятся системы вентиляции, питания, освещения и т. п., которые
поддерживают приемлемые условия не только для пользователей тоннелем, но
и для окрестности тоннеля.
результатом более подробного разделения с точки зрения функциональных узлов
являются следующие системы:

Транспортная система: Управление транспортным потоком на наземной дороге
осуществляется с помощью транспортных детекторов и датчиков
и исполнительных элементов при участии локальной системы управления.
Используемые датчики измеряют стандартные транспортные и физические
величины. Как правило, используются такие же датчики, как и на дорогах.
Тем не менее в случае тоннелей однозначно дается предпочтение
недеструктивным датчикам типа микроволнового радиолокатора или
видеодетектора по сравнению с петлями индукции. Исполнительные элементы
- это устройства, установленные в поле зрения водителя и обуславливающие
способ движения. Их типичным примером являются светофор или управляемый
дорожный знак. При движении в тоннеле водитель должен более тщательно
соблюдать правила дорожного движения.

Освещение: Целью освещения тоннелей является круглосуточное обеспечение
безопасности, плавности движения и приемлемых условий освещения для
участников движения, близких к условиям на открытых дорогах. Для
достижения ванной цели необходимо создать условия для того, чтобы:
а) водители, въезжая в тоннель, проезжая через него или выезжая из него, имели
достаточную оптическую информацию о виде продолжающейся дороги перед
ними1, включая информацию о возможных препятствиях на дороге, а также
информацию об остальных транспортных средствах и их движении;

б) чувство уверенности водителей было таким же, как и при движении на
прилегающих открытых участках дороги.

С точки зрения регулирования освещения тоннель разбит на 5 участков, уровень
освещенности которых в соответствии с международными стандартами регулируется
в зависимости от яркости внешнего пространства, измеряемой измерителями яркости.

Вентиляция. Она имеет принципиальное значение не только в стандартном режиме
работы тоннеля, когда нет никаких проблем, но она жизненеобходима в случае
пожара. Назначением вентиляции является:

а)	Обеспечение концентрации вредных веществ в воздухе в тоннеле
в диапазоне предельно допустимых значений с учетом времени пребывания
людей в тоннеле и с учетом санитарных требований.

б)	Обеспечение хорошей видимости для движения транспортных средств при
загрязнении воздуха в тоннеле выхлопными газами двигателей внутреннего
сгорания и пылью, учитывая допустимую максимальную скорость
транспортных средств в тоннеле.

в)	Снижение воздействия вредного дыма и тепла при пожаре транспортного
средства на людей, находящихся в тоннеле.

г)	Управление рассеиванием вредных веществ в воздухе, происходящих из
выхлопных газов транспортных средств и выводимых в окружающее
пространство, с целью снижения его экологической нагрузки.

Наиболее трудным является достижение указанных целей в дневное время суток, особенно
пРи солнечной погоде.

* 12 ДОГСМНЫЙ ТОННЕЛЬ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ТЕ 1кМАТРГЧ1ЕС’КОЙ СНСП 'МЫ 481
Для обеспечения этих функций подсистема вентиляции должна быть
оборудована рядом датчиков. Специальные датчики, действующие на базе
инфракрасных лучей, измеряют содержание окиси углерода и содержание дыма.
Далее измеряются направление и скорость ветра с помощью ультразвуковых
датчиков, а также температура, давление и другие величины.

Оборудование техники безопасности. Каждый тоннель должен обеспечивать высокую
степень безопасности участников дорожного движения. В тоннеле установлено
оборудование безопасности, назначением которого является снизить вероятность
возникновения чрезвычайной ситуации, а в случае, если такая ситуация все же
возникнет, обеспечить максимальную защиту лиц, находящихся в этой ситуации.
К типичным мероприятиям но технике безопасности относятся:

а)	ЭПС (электро-пожарная сигнализация) с помощью находящегося в тоннеле
линейного извещателя пожара с интегральными адресуемыми датчиками
температуры или лазерными датчиками.

б)	Устройства SOS, с помощью которых можно вести голосовою связь или
вызвать диспетчерский пункт с помощью кнопок.

в)	Контроль CCVT в тоннеле и на подходах к тоннелю.

г)	Огнетушительные и эвакуационные средства.

Из сказанного вытекает, что кроме требований, предъявляемых к измерениям,
в данном случае предъявляются особые требования к телекоммуникационной
связи устройств, размещенных в тоннеле, с диспетчерским пунктом тоннеля.

Устройство связи. Радиопередачи могут улучшить монотонную обстановку движения
в тоннеле и обеспечивают связь водителя с окружающим миром, что имеет
психологический эффект, однако более существенной является передача
информации в виде классического вещания или в виде сообщений RDS-TMC.
Радиосвязь очень важна и для службы безопасности в случае необходимости
вмешательства при ликвидации чрезвычайного события в тоннеле. Она
одновременно облегчает работу сервисной организации при уходе за тоннелем.
Система радиосвязи должна, кроме односторонней передачи информации
водителю, обеспечивать и дуплексную связь со спасательными службами.
Мобильный телефон оказывается хорошим средством для передачи
немедленных сообщений о чрезвычайной ситуации в тоннеле водителями или
пассажирами. Поэтому тоннели следует оборудовать средствами для связи
с сетями мобильного телефона всех операторов.

Кроме вышеперечисленных систем, в тоннелях имеются и другие подсистемы,
как например, система питания, которая также имеет ряд управляемых элементов
и с которой также связано измерение ряда величин. Между отдельными системами
существую! тесные взаимные связи. Предпосылкой таких связей является однозначное
определение интерфейсов и определение потоков информации.

На рис. 12.1 схематически представлена основная функциональная архитектура
транспортного и технического оборудования тоннеля, включая оборудование защиты
и возможные связи с вышестоящими системами. Каждый из функциональных блоков
образован отдельными техническими средствами - детекторами детекторами транспорта,
измеряющими характеристики движения транспортных потоков, дорожными знаками,
управляющими потоком автомобилей, и т. д. Если технические средства связаны
с несколькими функциональными блоками, то они включены в более высокую ступень
Рис. 12.1

Функциональная архитектура
тоннеля и его включение
в транспортную систему
области и сектора

данной системы. Так, например,
транспортный детектор, измеряющий
интенсивность движения, который
служит основой для создания модели
транспортного потока в транспортной
системе, служит одновременно
в качестве вспомогательного элемента
управления работой системой
вентиляции. Этот детектор логически
является составной частью всей
системы управления транспортными
потоками.

Все функциональные блоки
тоннеля взаимно интегрированы
с помощью системы управления
SCADA1. Интеграция системы
управления тоннелем означает, что
все входные и выходные переменные
являются доступными в любой
момент времени и в любом сечении
системы управления. Философия
проекта такой системы основана на
объединении множества различных
устройств, которые представляют

собой отдельные функциональные
системы (освещение, вентиляция
и т. п.), в одно целое с одинаковым
доступом. Для связи между
отдельными устройствами

используются отдельные инструменты. В принципе невозможно создавать систему

управления «снизу» в качестве совокупности частных разрозненных подсистем.

Большое внимание при разработке проекта необходимо уделять точному определению
связи «человек - устройство». Целью является создание системы, способной действовать
в максимальной мере автоматически. Тем не менее, в определенных чрезвычайных ситуациях
роль оператора незаменима, и задачей системы управления является предоставление
оператору необходимого объема информации и не перегружать его лишними данными.

12.2 ТОННЕЛЬ КАК ТЕЛЕМАТИЧЕСКАЯ

ПОДСИСТЕМА

Система тоннеля является составной частью транспортной системы вышестоящего
сектора, которым может быть, например, город, область или даже вся территория
страны. С иерархической точки зрения местный пульт управления тоннеля
представляет собой элемент самого низкого уровня - уровня узла. Пульт управления
бульшим количеством тоннелей находится на уровне области и наиболее высокий,

$uPervisory Control and Data Acquisition (Диспетчерское управление и сбор данных).
т е. третий слой, образован сектором, объединяющим различные подсистемы
транспортной системы. В Праге на уровне сектора находятся Главный центр
управления (управления транспортными потоками) и пульт управления в районе
Страгов г.Праги (управление технологией). Тоннельная система должна быть включена
в систему з правления транспортными потоками на телематическом уровне, это значит,
что любая информация из тоннеля должна быть доступной в любое время и в тюбом
месте вышестоящей системы (справедливо и обратное требование).

Следовательно, система управления тоннелем является открьпой системой, которая
передает всю требуемую информацию вышестоящей системе и одновременно
вышестоящая система воздействует на поведение транспортного потока в тоннеле.

На самом низком иерархическом уровне1 общей транспортной системы находятся
транспортные узлы, образованные относительно закрытыми блоками, к которым
относится и система управления транспортными потоками в тоннеле. Тоннель
может управляться на уровне узла, т. е от локального пульта управления (СТ2). При
лом однако необходимо, чтобы выбранные информации передавались более высокому
слою и, тем самым, интегрировались в рамках более широкой транспортной системы.

Высшим управляющим центром, интегрирующим управление и мониторинг
нескольких тоннелей, является район (область). На этом уровне работает система
управления тоннелями (GT), которая охватывает управление транспортом в нескольких
тоннелях, причем пульт управления GT должен быть включен в систему управления
транспортом всей области. Таким образом можно решать чрезвычайные ситуации
в тоннелях и их влияние на транспортную сеть в области, что касается, например, создания
обходных маршрутов, перевозки опасного груза и т. п. На таком же уровне области работает
пульт управления технологией тоннелей (GA), так как управление транспортом
и управление технологией, как правило, физически отделены друг от друга, однако
с функциональной точки зрения они должны быть объединены. Здесь также сосредоточен
контроль над техническим оборудованием тоннелей, и пульт управления обеспечивает
безотказную работу всех технологических комплексов, включая управление транспортом.

Транспортный сектор является высшей ступенью иерархии управления. В общем
случае он содержит несколько районов (областей). Сектором может быть не только
совокупность районов в городской агломерации, но и система управления
автомагистралями на территории государства или система транспортировки опасных
грузов (RISC management) на международном уровне. Данные от наиболее важных
тоннелей дорожной сети или от областных пультов управления должны передаваться
в Центр управления автомагистралями, а городские тоннели должны быть включены
в интегральную систему управления транспортом в городе.

12.2.1	Центральная система управления

Все тоннели наземных дорог должны быть оборудованы системой центрального
управления в том случае, если они оборудованы системой управления освещением
или вентиляцией. В таком случае система центрального управления объединяет все
рабочие устройства, а также устройства безопасности и контроля, которые
предназначены для контроля и управления движением в тоннеле данной категории.

1 Описание иерархии телематических систем дано в главе 2.

Обозначение принято в ТР98 «Технологическое оборудование тоннелей наземных
автомобильных дорог».
Система управления тоннелем должна в качестве своей первоочередной задачи
обеспечить бесперебойную работу транспорта в тоннеле при:

. соблюдении данных правил техники безопасности,

•	обеспечении требований экологии.

Цричем необходимо:

•	сводить до минимума эксплуатационные расходы,

•	максимизировать надежность системы.

В общей сложности речь идет о регулируемой системе, образованной датчиками
отдельных функциональных узлов, снимающих множество входных параметров,
и акцепторами, т. е. элементами, обеспечивающими связь с водителями
и обеспечивающими требуемое поведение технологии, рис. 12.2. В каждый момент
времени система управления должна идентифицировать внутренние и внешние
переменные так, чтобы она могла по указанному множеству переменных определить
единственное выходное переменное. Это переменное в таком случае характеризует
данное состояние. На основании заранее составленных моделей система осуществляет
соответствующие действия, ведущие, например, к изменению выходного состояния.

Рис. 12.2

Основная
структура системы
управления

Входные переменные

- Характеристики движения транспортных потоков: интенсивность и скорость
движения транспортных средств, степень занятости транспортного детектора,
классификация транспортных средств.

~ Элементы безопасности: индикация пожара, кнопки тревоги, телефоны.

~ Физические величины: измерение концентрации СО, непрозрачности,
направления и скорости ветра, температуры, давления, обледенения яркости.

~ Видеоотслеживание: в тоннеле и перед ним.

" Технологические переменные: контакты контакторов, потребляемая мощность,
состояние насосов, клапанов и т. п.

Акцепторы

Дорожные (управляемые) знаки, запрещающие и предписывающие.

Дорожные (управляемые) знаки, предупреждающие и информационно-указательные.

Ькм 12 Дорожный тоннель как составная часть телемапметкой системы 485
Управляемые знаки-указатели полос движения.

-	Световые сигналы, содержащие три знака.

-	Информационные табло.

-	Специальные транспортные передачи с сообщениями из центра управления
тоннелями.

—	Устройства озвучивания.

-	Управляемые элементы электрических цепей.

-	Вентиляторы, светильники и г. п.

Комплексное использование исполнительных элементов показано на рис. 12.3,
отражающем ситуацию у южного въезда в Страговский тоннель. Здесь можно видеть
управляемые дорожные знаки, знаки, указывающие полосы движения, знаки со
световодными кабелями и оптические знаки над блоками SOS.

Рис. 12.3 Страговский тоннель с исполнительными элементами различного типа

Кроме вышеуказанных стандартных устройств, в рамках телематических устройств
появляются и совершенно новые принципы управления, позволяющие повысить
безопасность движения. Если в тоннеле или перед его порталами изменяется
направление движения в зависимости от транспортной ситуации, то целесообразно
использовать активные светоизлучающие элементы, установленные на поверхности
дороги и служащие для направления движения транспортных средств. Металлическая
часть с.о встроенными светодиодами (LED) выдается всего на 10 мм над поверхностью
проезжей части, благодаря чему нет проблем с очисткой проезжей части. Механическое
исполнение элементов исключает их повреждение проезжающими транспортными
средствами или дорожными машинами. Линейные секторы этих систем управляются
системой управления тоннелем в зависимости от транспортной ситуации. Пример
использования для перестроения с первой полосы движения показан на рис. 12.4.
Световые характеристики должны быть такими, чтобы обеспечить видимость
элементов при дневном свете на расстоянии более 100 м На рис. 12.5 показан данный
элемент в увеличенном виде.
Рис. 12.4

Световозвращающие элементы
обозначают направление движения

Рис. 12.5

Металлический корпус
с отверстиями для
световозвращающих линз

12.3 ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ
УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТОННЕЛЯ

В отличие от некоторых других телематических систем участие оператора
в процессе работы тоннеля является необходимым. В большинстве случаев управление
тоннелем происходит вполне автоматически без вмешательства оператора. Однако
бывают чрезвычайные ситуации, в которых участие человеческого фактора в процессе
принятия решений является неизбежным.

При всех статических (нормальный режим работы) и в большинстве динамических
(наличие происшествий) состояниях имеет место автономное управление с помощью
системы управления, и оператор имеет только общую информацию о состоянии
управляемой технологии. Процесс принятия оператором решений основан на
однозначной связи с системой управления с помощью мониторов управляющего
компьютера. Поэтому мониторы должны быть установлены удобно для оператора.
Пример решения монитора, отображающего схему транспорта, дан на рис. 12.6.

Интегральная система управления должна быть способной оптимизировать безопасность
работы, экологические режимы и экономию работы при всех нормальных и чрезвычайных
режимах тоннеля. С точки зренияуправления типическими являются следующие состояния:

Нормальные условия

Управление транспортным потоком ограничено мониторингом и сбором данных
ЛЛя Релей их статистической обработки. Такое состояние принято называть свободным
^статическим) режимом движения. Главное усилие направлено на оптимальное
Управление вентиляцией так, чтобы производственные затраты были минимальными.
к>кс оптимизируется работа системы освещения.

Транспортная перегрузка

Плотность транспортных средств в тоннеле возрастает, модель транспортного
т°ка прогнозирует образование колонн. В городских тоннелях изменяется режим
Рис. 12.6

Пример решения монитора системы управления тоннелем (тоннель
Гусовице Брно)

световой сигнализации при въездах в тоннель, активизируются обходные маршруты,
водители получают информацию с помощью информационных табло или с помощью
RDS-TMC, действующих в связи с областной системой управления транспортом.
Тоннель продолжает использоваться для транспорта до момента достижения
предельного значения загрязнения воздуха в тоннеле.

Сервисные вмешательства

По регулярному графику, но и внеочередно, необходимо создать условия для
безопасной работы работников техобслуживания, для участников дорожного движения.
Переход в это новое статическое состояние осуществляется с помощью динамического
переходного состояния, о котором должны быть информированы водители
и в некоторых случаях должны быть подготовлены объездные маршруты.

Чрезвычайная ситуация

Решение проблем чрезвычайной ситуации является несомненно самой сложной
задачей не только для системы управления, но и для оператора. Оно охватывает комплекс
операций, целью которых является предотвратить хаос, облегчить работу спасательным
командам, обеспечить по-возможности хорошие условия работы участникам дорожного
движения и как можно быстрее восстановить устойчивое состояние транспортного
потока. Типичными примерами чрезвычайных ситуаций являются:

•	дорожно-транспортное происшествие (без пожара),

•	остановка транспортного средства, у которого кончилось топливо,

•	потеря груза,

•	пожар,

•	отказ отдельных технологических комплексов (электропитание, дорожные знаки и т. д.),
• транспортировка опасных грузов и т. п.
>12.4 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ

Основным элементом системы управления тоннелем является программируемый
автомат промышленного типа (CS). Этот автомат, параметры которого определены
требуемыми функциями, включен в децентрализованную систему управления таким
образом, чтобы можно было обеспечить и частичное управление тоннелем в случае
отказа части системы управления. Автоматы образуют нижний слой иерархии
управления тоннелем и располагаются в оптимальных точках вдоль тоннеля. Они
подчинены главной управляющей станции СТ. Связь осуществляется с помощью
промышленных шин, которые, как правило, рассчитаны с определенным запасом.

Главная управляющая станция СТ представляет собой существенную составную
часть системы управления. Она управляет подчиненными автоматами CS и ведет связь
с обслуживающим персоналом посредством локального пульта управления или
с вышестоящим диспетчерским пунктом тоннелей. Кроме того, она обеспечивает запись
данных и позволяет осуществлять ограниченное управление принципиальными
технологическими узлами или аварийное выключение выбранных устройств. Станция
СТ установлена в локальном пульте управления тоннелем. В городских тоннелях станции
СТ являются резервными и работают в режиме горячего резерва («hot-stand-by»). Такое
решение рекомендуется и для тоннелей в незастроенной пригородной области.

На самом высоком иерархическом уровне узла (одного тоннеля) или области
(нескольких тоннелей) находится диспетчерский пункт транспорта (GT) и технологии
(GA). Эти пункты могут быть составной частью одного локального пульта управления
тоннелем или являются составной частью областных пультов управления транспортом
и технологией в тоннелях. Здесь осуществляется контроль над тоннелем,
контролируется работоспособность устройств и, в случае чрезвычайных ситуаций,
здесь по заранее подготовленным сценариям осуществляется ручное дистанционное
управление посредством станций СТ. Оператор транспорта управляет режимами
в тоннеле или перед тоннелем, оператор технологии управляет остальными
устройствами.

Структура и решение отдельных слоев показаны на рис. 12.7.

1 2 ДОРОЖНЫЙ ТОННЕЛЬ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ П'.ПЕМАТНЧВСКОЙ СИСТЕМЫ 489
GG	диспетчерский пункт управления транспортом - уровень сектора
GT	диспетчерский пункт управления транспортом в тоннелях (область)
GA	диспетчерский пункт управления технологией тоннелей (область)
СТ	главная управляющая станция в тоннеле
CS	программируемые автоматы в тоннеле
ГГ	технологическое оборудование тоннелей (дорожные знаки, вентиляторы)
GGE	система управления транспортом-уровень сектора
STS	система управления транспортом - уровень области
SST	система управления транспортом - уровень узла
STA	система управления технологией-уровень области
SSA	система управления технологией-уровень узла

12.5 ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ

В ГОРОДЕ И ТОННЕЛЕ

Включение системы управления транспортными потоками в тоннелях в систему
управления городским транспортом или транспортными потоками на автомагистралях
является основой безопасной и эффективной эксплуатации тоннелей. Поскольку
известно, что этот комплексный подход пока не применяется в случае планируемых
тоннелей автомагистралей, в качестве примера рассмотрим существующие решения
в Праге. В настоящее время в Праге подготовлена интеграция, исходящая из принципов
телематики, Страговского тоннеля с системой управления транспортом в городе
(аналогично будут интегрированы и другие тоннели). При создании архитектуры
системы исходили из двух основных аспектов: обеспечение максимальной
безопасности участников дорожного движения и интеграция тоннелей как
телематических подсистем. Пояснение этого подхода дается ниже.

Аспекты безопасности: Любое происшествие с тяжелыми последствиями в тоннеле
(пожар), зарегистрированное системой безопасности тоннеля, вызовет
максимально быструю реакцию в системе управления транспортом города,
т. е. в системе, находящейся вне тоннеля. Конкретно это означает, что выходы
из системы тоннеля, сигнализирующие опасность, непосредственно,
параллельно и самым кратчайшим путем соединены с транспортными
контроллерами, которые будут переведены в аварийный режим работы
независимо от вышестоящего транспортного центра. Далее запускаются другие
автоматические процессы, как например, автоматическое генерирование
надписей на информационных табло типа «СТРАГОВСКИИ ТОННЕЛЬ
ПОЖАР».

Концептуальные аспекты: Транспортная система тоннеля, которая образована
в принципе транспортными детекторами, управляемыми дорожными знаками
и видеокамерами С CTV, включена в рамках высокого иерархического уровня
(в данном случае главный центр управления транспортом) в систему управления
транспортом города. Информация из тоннеля используется для управления
движением транспортными потоками на подъездных дорогах к тоннелю
Приоритетным является обеспечение максимальной плавности движения и тем
самым, безопасности движения в тоннелях пусть даже за счет ограничений
движения на наземных дорогах.

12.6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Система тоннеля — это одна из наиболее комплексных телематических подсистем.
Чешская Республика занимает относительно высокий уровень в отношении стандартов
и технических условий по оборудованию и эксплуатации тоннелей. Благодаря
изданным техническим условиям ТР98 « Технологическое оборудование тоннелей
наземных дорог» и готовящимся к изданию условиям ТРххх «Эксплуатация,
управление и уход за тоннелями наземных дорог» [162], Чешская Республика занимает
одно из первых мест в Европе.

В стране также развивается область управления транспортными потоками
и обеспечение безопасности движения в тоннелях. Этот процесс вызван катастрофами
в тоннелях Мон-Блан 642 погибших) и Тауэрн (8 погибших) в результате пожара. Было
опубликовано несколько теоретических работ, например [161], которые содействовали
тому, что Министерство транспорта заявило о трехлетием гранте по решению
проблематики безопасности в тоннелях. Уже сейчас ясно, что дело будет касаться
формирования политики безопасности по предложению в [160]. Этот проект будет
завершен в 2003 году и для Чешской Республики он представляет возможность занять
одно из первых мест в области политики безопасности движения в тоннелях.

Гораздо хуже дело обстоит в области включения тоннелей в системы управления
транспортом на уровне городов или больших областей. Такая интеграция,
существующая во многих местах Швейцарии, приносит большую экономию
производственных расходов. Несмотря на это, она в условиях чешской сети
автомагистралей пока не предусматривается.

h ® * 12 Дорожил”! тоннель как составная часть те [ематичггкой ci ictemw 491
492 П. Пржибыл, М. Свитек — Телематика на транспорте *
ertico -
ЕВРОПЕЙСКОЕ
ОБЩЕСТВО ПО

I»

ШАЛЬНЫМ

ТРАНСПОРТНЫМ

СИСТЕМАМ

13.1	Организация работы
и цели общества
ERTICO......................494

13.2	Проекты,

разрабатываемые
в рамках ERTICO.........495

13.3	Форумы специалистов,

конференции.............502

13.4	Заключение..............503

13
13.1	ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ

И ЦЕЛИ ОБЩЕСТВА ERTICO

ERTICO — это бесприбыльное международное общество, основанное на
партнерстве частного и общественного секторов с целью внедрения интеллектуальных
транспортных систем в ежедневную жизнь Европы. Общество ERTICO было основано
в 1991 году по инициативе ведущих европейских промышленников, правительств
государств и Европейской комиссии. ERTICO - это кооперативное общество,
основанное на базе бельгийского законодательства (SocietH Co-operative a Rcsponsabilitu
Limitiic), причем каждый партнер имеет одинаковую долю участия. Деятельность
общества финансируется за счет годичных взносов и средств для проектов остальных
участников, включая Европейскую комиссию. Общество ERTICO открыто для всех
общественных, частных и международных организаций, действующих, как правило,
в Европе, которые развивают активную деятельность или заинтересованы в реализации
интеллектуальных транспортных систем.

Количество партнеров ERTICO постоянно растет по мере того, как общества
и организации начинают понимать, что сотрудничество в области интеллектуальных
транспортных систем является единственно возможным путем расширения их
применения и освоения. Партнерами ERTICO являются представитети пяти основных
секторов: общественных органов (местного, регионального и общегосударственного
уровней), промышленности (транспортные средства, информационная технология,
коммуникации), операторов инфраструктуры и поставщиков услуг (транспортных
и телекоммуникационных) и, наконец, пользователей (например автомобильные
общества, грузоперевозчики) и др.

Все мероприятия общества ERTICO основаны на потребностях партнеров, чем
обеспечен полный учет их интересов и предполагаемых результатов. ERTICO
предлагает партнерам широкую гамму мероприятий, взаимных встреч, обмена
и распространения идей и согласования конкретных проектов. Посредством различных
рабочих групп, консорциумов проектов и переговоров между пользователями
и исполнителями партнеры активно участвуют в формулировке стратегии, маркетинга
и работ по разработке систем.

Кроме ежегодных дискуссионных идейных форумов, организованных для всех
партнеров, общество ERTICO также организует всемирные конгрессы, сотрудничает
с Европейским Союзом и поддерживает тесные связи с европейскими институтами,
которые ему позволяют наблюдать и обуславливать стратегическое развитие в области
интеллектуальных транспортных систем на европейском и глобальном уровнях. При
всей вышеуказанной деятельности партнеры ERTICO могут рассчитывать на прямую
поддержку администрации ERFICO в Брюсселе.

Наблюдательный совет ERTICO состоит из пятнадцати членов, избираемых из
партнеров общества, причем шесть членов являются представителями
промышленности, три члена — представителями инфраструктуры, три члена -
представителями общественных органов, два члена - представители потребителей
и один — представитель остальных участников. Члены наблюдательного совета
избираются на Общем собрании сроком на один год. Наблюдательный совет
формулирует стратегические указания для главного исполнительного секретаря
ERTICO, принимает новых участников, утверждает годовую программу работ
и бюджет. В 1999 г. наблюдательный совет провел пять заседаний, причем два заседания
состоялись ьне Брюсселя с целью дать членам совета возможность ознакомиться
с работой партнерских организаций и ознакомиться с состоянием работ по внедрению
интеллектуальных транспортных средств в их с гранах

13.2	ПРОЕКТЫ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ

В РАМКАХ ERTICO

К наиболее важным областям деятельности ERTICO относятся нижеприведенные
проекты, разрабатываемые в рамках ERTICO. В зависимости от их содержания,
проекты можно разделить на следующие категории:

13.2.1	Проекты, касающиеся безопасности

E-MERGE

Целью проекта является внедрение доступной и надежно действующей службы
сигнала бедствия «е-call» в транспортном средстве, находящемся в любой точке
в пределах Европы. В рамках проекта «е-merge» гармонизируются бортовые
устройства, которые расширяют существующие службы сш налов бедствия [112].
В проекте решаются технические, эксплуатационные и коммерческие вопросы службы
«е-call», включая тестирование и опытную эксплуатацию в пяти выбранных городах.
В отчете по службе «е-call» дана информация о транспортном средстве, статус
транспортного средства и т. п.

IOCOPROL

Целью проекта является разработка дешевой системы безопасности, основанной
на спутниковой навигации. Такую систему можно будет в будущем использовать,
в частности, на региональных железных дорогах в тех случаях, когда установка
устройства защиты оказалась бы экономически невыгодной.

13.2.2	Проекты мультимедийных услуг ITS
diamond

- это проект, направленный на исследование и предоставление транспортных,
туристских услуг и услуг при путешествиях. В качестве среды передачи используется
Цифровое радиовещание DAB (Digital Audio Broadcasting). Проект DIAMOND
объединяет остальные телематические приложения, как например, систему
позиционирования GPS или сотовую систему GSM. Интеграция проходит как на уровне
технологий, так и на уровне предлагаемых услуг.
ITSWAP

WAP (Wireless Application Protocol) - это стандарт по радиокоммуникациям
и службам, подобным службам, предоставляемым системой Internet с той только
разницей, что предполагается использование ограниченного дисплея
и ограниченной емкости ЗУ. Протокол WAP разрабатывался независимо от
требований ITS (Intelligent Transport Services - интеллектуальные транспортные
службы) в автомобиле и поэтому он не является оптимальным для предоставления
этих служб. Проект ITSWAP создает технические и коммерческие условия для
служб ITS в автомобилях.

TELEPAY

Целью проекта является разработка системы платежа за проезд в условиях
мильтимодального транспорта (плата за проезд, плата за использование
автомагистрали) с помощью мобильного телефона. По проекту также предполагается
проверка системы в нескольких городах и на нескольких автомагистралях, включая
тестирование технических, правовых и коммерческих препятствий платежам,
осуществляемым с помощью мобильного телефона.

3GT

Европейские телематические службы для глобального и своевременного
предоставления услуг требуют обеспечения возможности взаимного соединения
компонентов на основании стандартов. Целью проекта 3GT является создание открытой
платформы внутри транспортного средства на основе OSGi (Open Service Gateway
initiative). Стратегической целью проекта является массовое открытие рынка
с помощью определенных интерфейсов, между транспортным средством, центром
управления и поставщиком телематических услуг.

13.2.3	Проекты, касающиеся цифровых карт
местности и оказания услуг помощи водителю

AGORA

Проект определяет универсальный метод локализации места транспортного
происшествия, который был разработан ранее в рамках проекта Evidence. Основой
универсального метода определения места является использование как топологии, так
и геометрии сети дорог в процессе определения места происшествия, для чего
требуется обеспечить быструю коммуникацию реальных приложений ITS, которые
должны передавать друг другу информации о локализованном месте происшествия.
Составной частью проекта является пилотная проверка метода и разработка проекта
процесса стандартизации для распространения этого метода.
Next MAP

Новые телематические системы для водителей транспортных средств, как
например, адаптивное ведение транспортного средства (cruise control), основаны на
использовании развитых цифровых карт местности, которые должны обладать
сверхстандартной разрешающей способностью. Технические и коммерческие аспекты
создания сверхстандартных карт являются основной задачей проекта NextMAP.
В рамках проекта разрабатывается расширение существующих баз данных так, чтобы
новая картографическая документация удовлетворяла требованиям системы ADAS
(Advanced Driver Assistance Systems).

ActMAP

Новые телематические устройства в транспортном средстве нуждаются
в актуализируемой и динамической цифровой карте, что вызывает потребность
в стандартном механизме передачи актуальных картографических составляющих,
с которыми будут способны работать отдельные приложения ITS. В рамках проекта
ActMAP решаются вопросы как актуализации цифровой картографической
документации, так и передачи специальной динамической информации и их
объединение с цифровой картой, находящейся в транспортном средстве.

13.2.4	Проекты решения проблемы внутренней
системной интеграции в транспортном средстве

DELTA

Целью настоящего проекта является интеграция DSRC (Dedicated Short Range
Communication) линий связи в качестве основного телематического оборудования всех
автомобилей. В рамках данного проекта разрабатывается унифицированный интерфейс
между совместимой в рамках Европы единицей DSRC и электронным оборудованием
в транспортном средстве. Проект объединяет интересы как производителей
автомобилей, так и производителей систем DSRC, операторов EFC (Electronic Fee
Collection) и поставщиков электронных устройств для автомобилей. Результатом
проекта являются документы по процессу стандартизации как отдельных интерфейсов,
так и архитектуры всей системы.

MOST

Объединение MOST было основано в 1998 г. обществами Audi, DaimlerChrysler,
Harman/Becker Automotive Systems и Oasis Silicon Systems, причем количество его
Участников быстро возросло до 60 обществ. Целью объединения MOST является
спецификация мультимедийной шины в транспортном средстве, проверка
Работоспособности шины и доведение этой шины до уровня фактического стандарта.
Задачей ARTICO является привлечение ряда изготовителей автомобилей
к использованию принципов MOST с таким расчетом, чтобы шина MOST получила
признание на глобальном рынке.

13.2.5	Проекты, занимающиеся архитектурой ] TS

KAREN, FRAME-S, FRAME-NET

Широкое распространение и постепенное развитие систем ITS привело
к необходимости разработки и освоения европейской архитектуры транспортной
телематики (European Transport Telematics Architecture Framework). Данная архитектура
должна быть практической, должна быть основана на последних достижениях науки
и техники в Европе и должна давать возможность дальнейшего координированного
развития систем ITS. Кроме того, она должна формировать основные архитектуры
в различных европейских странах. Целью проектов KAREN, FRAME-S и FRAME-
NET является создание такой концепции архитектуры, которая будет соответствовать
как общеевропейским, так и национальным интересам.

13.2.6	Проекты проверки ITS

Эффективность системы ITS в городе Торино убедила местные власти в том, что
необходимо инвестировать в будущие приложения ITS. В соответствии с этим
необходимо рассматривать и расширять открытую платформу услуг ITS, названную
TITOS (Torino ITS 2000 Open Show-Case). Проект Smith обеспечил необходимую
поддержку внедрению и обеспечению системы TITOS для конгресса 2000 и для
будущего. Идея заключается в использовании системы TITOS в качестве опытной
системы для других участников из европейского региона. Smith гарантирует открытую
платформу для внедрения компонентов и инфраструктуры ITS в области системной
архитектуры, коммуникационных стандартов, спецификации услуг и открытого обмена
данными. Проект Smith создает необходимую экспертизу и техническую поддержку
интеграции.

13.2.7	Проекты для поддержки мультимодальности

Trident

Проект Trident ставит своей целью создание системы передачи и обмена данными,
которая будет поддерживать мультимодальные услуги ITS. На основании опыта всех
8 операторов, которые принимают участие в разработке проекта, внимание будет
сосредоточено на двух возможных подходах и вопросу обмена данными. Первой
технологией является система EDI, которая исходит из результатов 4-й рамочной
программы науки и исследований ЕС. Вторая технология — это объектно
ориентированная система JAVA/CORBA, включающая технику доступа к системам
баз данных.
Целью этого проекта является поддержка городского пассажирского общественного
транспорта без пересадок, осуществляемая с помощью информационных услуг,
решение основано на комбинации информационных систем для пассажиров, которые
используются в отдельных видах транспорта (автобус, поезд, трамвай и т. д.). На
следующем этапе предполагается, что информационные услуги будут доступны на
переносных порталах. Система EU-Spirit будет демонстрировать удобный для
пользователя интерфейс интегральных услуг. Предполагается использование системы
Internet в качестве основного информационного канала для планирования маршрутов
дома. Проект EU-Spirit также создает сетевую архитектуру, которая позволяет, чтобы
информационные системы общественного пассажирского транспорта и системы
бронирования билетов вели связь друг с другом без необходимости модификации
существующих систем.

13.2.8	Проекты для поддержки профессиональных
транспортных средств

СОМЕТА

Интегральные приложения ITS для грузового транспорта в Европе внедряются
очень медленно и являются доменом только крупных транспортных обществ. Для
расширения этой системы в области средних и мелких транспортных организаций
необходимо снизить ее цену и решить проблемы, связанные с совместимостью систем
и окупаемостью инвестиций. Проект СОМЕТА анализирует потребности потребителей,
являющиеся основой разработки открытой архитектуры бортовых компьютеров
в коммерческих транспортных средствах. Одним из основных пунктов проекта
СОМЕТА является требование к стандартизации цифровых карт.

Внедрение цифровых тахографов в странах Центральной
и Восточной Европы

Техническое развитие и законодательства ЕС в области цифрового тахографа
находятся на высоком уровне разработки. Целью данного проекта является внедрение
этих систем в странах, которые не являются членами Европейского Союза (страны
Центральной и Восточной Европы - AETR countries). Этот проект должен создать
требуемую инфраструктуру для цифрового тахографа и должен создать условия для
быстрого использования цифрового тахографа в грузовых автомобилях и автобусах
этих стран. Транспортные средства, оборудованные цифровыми тахографами, будут
Иметь возможность проезжать без проблем по дорогам стран-членов ЕС.

13 Em ICQ-EbPOIII IK KOI- ОБЩЕСТВО ПО НИГЕЛЛ! KTVXJlbHNM ТРАНСПОРТНЫМ CIKTI MAM 499
13.2.9	Проекты поддержки международного
сотрудничества

PEACE

Целью проекта PEACE является установление политического и торгового
сотрудничества между Европой и Китаем в области ITS. Составной частью проекта
является определение европейской помощи при решении основных проектов ITS
в Китае, включая обмен ноу-хау в рамках семинаров и рабочих заседаний.

BITS

Проект BITS занимается внедрением проектов ITS в городах Китая. Составной
частью проекта является обмен информацией между китайскими и европейскими
промышленными предприятиями и организациями.

13.2.10	Проекты поддержки спутниковой навигации

Расширение EGNOS для мультимодальной спутниковой навигации

EGNOS - это будет первый шаг, направленный на новое поколение GNSS (Global
Navigation Satellite System). При приеме сигналов от трех спутников система EGNOS
будет передавать как коррекции GPS, так и собственно сигнал навигации. Кроме
определения местоположения система предполагает осуществлять контроль
работоспособности отдельных спутников. Проект, разрабатываемый в рамках ERTICO,
формулирует требования, предъявляемые к услугам системы EGNOS, которые связаны
с управлением воздушным движением и с мультимодальными перевозками.

GALA

Проект Galileo определяет будущие компоненты нового поколения системы GNSS
(Global Navigation Satellite System). Galileo будет предоставлять возможность более
точного измерения по сравнению с существующей системой GPS и будет обладать
более высокой надежностью работы и доступностью сигнала. Проект GALA дает
спецификацию системы Galileo, особенно в области потребительских приложений,
требований и в области определения будущих пилотных проектов. Составной частью
проекта GALA является и составление плана реализации, включая финансовый
анализ.

GEMINUS

Проект GEMINUS определяет новые услуги для системы Galileo. Составной частью
проекта является анализ потребностей потребителей и операторов, определение
коммерческих моделей и институциональных и регулирующих рамок. Результатом
работ над проектом является рекомендуемая модель сотрудничества частного
й общественного секторов при эксплуатации системы и при определении новых услуг
для каждого сегмента рынка.

SAGA

Проект SAGA формулирует требования к стандартам по эксплуатации, услугам
и приемникам системы Galileo во всех основных отраслях. В течение трех лет
требуемые стандарты будут разработаны, обсуждены и представлены соответствующей
комиссии по стандартам. Общество ERTICO отвечает за сектор дорог и предложит
стандарты на приемники, включая будущую интеграцию с другими системами
в транспортном средстве.

EMILY

Проект EMILY определяет очень эффективные услуги позиционирования
с помощью объединения наземных и спутниковых технологий позиционирования
в один простой мобильный блок. Результатом проекта является внедрение
предложенной системы позиционирования с помощью ASIC (Application Specific
Integrated Circuit) с требуемыми параметрами, к которым относится, например, вес,
потребление энергии и т. п.

13.2.11	Новые развивающиеся инициативы

GST (Global System for Telematics)

Проект GST должен содействовать разработке стандарта и открытой архитектуры
телематики в транспортном средстве - двухнаправленная передача данных и речи
между поставщиком телематических услуг и потребителем.

RCI (Road I harging Interoperability)

Целью проекта RCI является создание открытой платформы электронного взимания
денежных сборов за использование транспортной инфраструктуры. Взаимодействие
должно обеспечиваться как на техническом, так и на эксплуатационном и платежном
уровнях. Архитектура системы должна включать в себя технические модули как DSRC,
так и GNSS/GSM.
13.3

ФОРУМЫ СПЕЦИАЛИСТОВ,
КОНФЕРЕНЦИИ

ERTICO в своих рамках организует несколько форумов специалистов:

Форум ТМС

Форум ТМС - это основное шено ТМС (Traffic Message Chanel) общества, которое
поддерживает внедрение, работ у и разработки систем и услуг ТМС. Составной частью
деятельности форума ТМС является определение таблиц локализации, гармонизация
изменений таблиц локализации в отдельных странах, поддержка поставщиков услуг
ТМС, разработка стандартов ТМС (ELERT-Plus) и т. д.

Телематический форум

Стратегической целью телематического форума является объединение различных
групп членов общества — изготовителей мобильных блоков для транспортных средств,
производителей автомобилей и т. д. для обеспечения и координирования развития
и внедрения телематических приложений на рынке. Форум концентрирует свои усилия,
главным образом, на услуги ITS, предоставляемые посредством сотовых сетей.

Trident форум

Целью Trident форума является организация различного рода рабочих встреч
отдельных членов общества с целью определения требований и нужд потребителей
(рабочие встречи потребителей), обсуждения спецификаций по
объектно-ориентированным предложениям (технические рабочие встречи)
и распространения окончательных результатов (рабочие встречи по результатам).

Delta форум

Целью работы Delta форума является интеграция телекоммуникационной среды DSRC
в качестве стандарта внутренней электроники транспортного средства. В рамках проекта
Delta основной упор направляется на создание единого и совместимого с CEN интерфейса
блока DSRC, который будет соединен с внутренней электроникой транспор гного средства.

Diamond форум

Diamond форум был основан с целью нахождения идей, используемых в рамках
проекта Diamond. Кроме того, в деятельность форума входит поддержка реализации,
внедрения и последующей разработки мультимедийных услуг ITS.

Adasis форум

Целью форума является поддержка и разработка спецификаций интерфейса
ADASIS (Advanced Driver Assistance System Interface Specifications). Если будет
расширен интерфейс ADASIS, то все телематические приложения будут иметь
возможность доступа к цифровым картам в транспортном средстве.
13.4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Достигнутые результаты не означают, что общество ERTICO исчерпало все
возможности прогресса. Реализация, как всегда, является возможностью, основанной
на большом ко. шчестве аспектов. Исходной точкой всегда является интерес партнеров.
Тем не менее, продвижение вперед в решающей мере зависит от способностей ERTICO
находить общий язык с заинтересованными партнерами и общие решения, а также во
многих случаях от поддержки Европейского Союза. Последний играет большую роль
не только с ючки зрения финансирования, но и с точки зрения обеспечения
необходимой стабильности и возможности действовать в рамках договора
с Европейским Союзом. В некоторых случаях он обеспечивает необходимые правовые
рамки (например, цифровой тахограф). Стратегия ERTIKO - это естественно
совокупность «живых» приоритетов, которые необходимо реализовывать так, чтобы
они отражали развивающиеся интересы партнеров.
504

П. Пржибыл, М. Свитек — Телематика на транспорте
ПРОЦЕСС

МЕЖДУНАРОДНОЙ

СТАНДАРТИЗАЦИИ

14

14.1	Стандартизация

в рамках международных
организаций CEN и ISO....506

14.2	Направления

деятельности рабочих
групп CEN/TC278..........507

14.3	Направления
деятельности рабочих
групп ISO/TC204...............510

14.4	Аннотация стандартов
ISOhCEN.......................512
14.1	СТАНДАРТИЗАЦИЯ В РАМКАХ
МЕЖДУНАРОДНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
CEN И ISO

Процесс международной стандартизации является важнейшим средством
обеспечения совместимости отдельных телематических систем. Стандартизация
осуществляется на мировом уровне посредством организации ISO и на европейском
уровне - посредством европейской организации CEN.

Принцип работы заключается в том, что каждая страна, являющаяся членом этих
организаций или ассоциированная страна, имеет право вносить предложения по
разработке новых и совершенствованию существующих стандартов. На основании
принятых международных правил предложение разрабатывается в несколько этапов
и, наконец, становится стандартом, причем каждая страна имеет право на определенном
этапе разработки вносить замечания и предложения по его изменению.
Принципиальная схема взаимодействия и потока информации между CEN
и национальными рабочими группами приведена на рис. 14.1.

Процесс международной

стандартизации

CEN-TC278: \\jl-WG14

11р< кек1 с г и iapia

EU стандарт

Национальн
уровень

ТС278 - 14
ных рабсД

Рис, 14.1 Схема европейского процесса стандартизации

На основании голосования стандарт утверждается в качестве европейского
стандарта EN (если «за» было 71 % голосов) или в качестве европейского
предварительного стандарта ENV. Последний становится европейским стандартом,
как правило, по истечении опытного срока, причем по истечении двух лет страны-члены
CEN приглашаются высказать свои замечания.

В последнее время наблюдается активное стремление к гармонизации процессов
стандартизации в рамках международных организаций ISO и CEN. ISO действует
в мировом масштабе и поэтому этой организации довольно трудно находить общие
решения в виде стандартов всемирного действия. Министерство транспорта и связи
Чешской Республики имеет статус наблюдателя в ISO и, таким образом, имеет доступ
ко всем ее документам.

14.2	НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РАБОЧИХ ГРУПП CEN/TC278

Перечень направлений работы европейских и, следовательно, национальных рабочих
групп CEN/TC278 приводится в табл. 14.1.

Таблица 14.1 Рабочие группы CEN/TC278, которые существовали в 2000 году

Рабочие группы	Наименование рабочей группы
WG1	Автоматическое (электронное) взимание платежей
WG2	Системы управления грузовым транспортом и подвижным составом
WG3	Общественный транспорт
WG4	Транспортная и дорожная информация
WG5	Управление транспортом
WG6	Управление стоянками и парковками
WG7	Географическая дорожная база данных
WG8	Дорожно-транспортные данные
WG9	Общественная ближняя связь
WG10	Интерфейс человек/машина
WG12	Автоматическая идентификация транспортных средств
WG13	Архитектура и терминология
WG14	Системы возврата угнанных транспортных средств

Главной задачей рабочей группы WG1 является подготовка европейских стандартов
Для систем EFC (Электронное взимание сборов - Electronic Fee Collection). Первым
заданием группы WG1 является создание архитектуры системы EFC, которая не
зависит от используемой технологии. Эта архитектура называется «пентагонской»
и считается первой степенью достижения взаимодействия систем EFC. Второй задачей
группы является определение параметров систем EFC и методов их измерения.
Измеряемые параметры систем EFC позволяют сравнивать отдельные системы EFC
и гарантируют их требуемый технический уровень. Следующие задачи касаются
безопасности систем SFC и методики достижения требуемого уровня безопасности.
Последним заданием рабочей группы WG1 является подготовка стандартов для новой
технологии EFC, основанной на системе GNSS/CN (Global Navigation Satellite System/
Cellular Networks). Технология GNSS/CN является несомненно перспективной, но
Необходимо обеспечить ее взаимодействие с уже используемыми системами на базе
HSRC.
Группа WG2 занимается стандартизацией в области управления подвижным
составом и интегрированной логистикой управления грузовым транспортом
и подвижным составом. Для систем управления и логистики необходим электронный
обмен данными, обеспечивающий связь между работниками по управлению
и мобильной информационной системой транспортных средств (водителей),
перевозящих грузы. Целью работ данной рабочей группы является достижение
открытой интегральной платформы для управления подвижным составом
и общеевропейской системой доставки товаров. Область включает в себя все виды
перевозок товаров по дорогам, начиная с развозки и кончая транспортировкой на
большие расстояния, включая мониторинг опасного груза и работы узлов по перевалке
грузов на другие виды транспорта или другой подвижной состав.

Основная работа группы WG3 заключается в разработке и оценке стандартов
и других информационных документов и рекомендаций, касающихся устройств, систем
и баз данных, используемых в средствах городского пассажирского общественного
транспорта, с особым упором на автомобильный транспорт. Речь идет, в частности,
о кабельных проводках в транспортных средствах, видах кабельной проводки
и типовых форматах данных. Далее речь идет о файлах данных для систем управления
и информирования транспортных средств, потребительских интерфейсах устройств,
как например, информационные табло, маркеры билетов, автоматы продажи билетов,
а также информационные табло на остановках общественного транспорта.
Обсуждаются также системы автоматической платы за проезд с помощью расчетных
карточек и интерактивные информационные киоски, предназначенные для пассажиров
общественного транспорта.

Тематика, которой занимается группа WG4 — это определение транспортной
информации. Спектр возможностей взаимной передачи транспортной информации
между транспортными субъектами очень широкий и включает в себя системы
RDS-TNC, GSM и т. д. В данной рабочей группе разрабатываются стандарты для
передачи транспортной и пассажирской информации, как например, протокол ALERT
С, протокол ALERT Plus, протокол TPEG.

Группы WG5 и WG6 в настоящее время не работают и находятся в состоянии
поиска предмета деятельности. Здесь необходимо отметизь, что формирование рабочих
групп - это динамический процесс, который отражает актуальные потребности
транспортной телематики. Так, например, если все предполагаемые стандарты
разработаны, группа становится неактивной и ждет нового задания.

Внимание рабочей группы WG7 сосредоточено на контроле за разработкой
и применением стандартов в области дорожной географической базы данных. Вначале
эти стандарты разрабатывались только в рамках рабочей группы WG7, но поскольку
практические приложения дорожной базы данных выходят за пределы Европы, работы
были переведены из CEN в ISO. В настоящее время стандарты по дорожным базам
данных разрабатываются исключительно в ISO/TC 204 WG3.

Рабочая группа WG8 в настоящее время не работает.

Рабочая группа WG9 работает над стандартами системы DSRC, охватывающими
системы связи на короткие расстояния. В Европе для этого вида связи вы делена частота
5,8 ГГц. Средства DSRC предназначены для быстродействующей радиосвязи между
транспортным средством и стационарным устройством, располагаемым около дороги.
В настоящее время рабочая группа WG9 заканчивает работы над стандартом DSRC
Это средство связи в своем слое приложений открыто для решения различных
транспортных задач. Приоритетным является сбор платы за проезд, но намечаются
и другие возможности использования DSRC, например, для обеспечения приоритета
проезда городского пассажирского общественного транспорта с помощью светофоров.

Рабочая группа WG10 разрабатывает стандарты на телематические устройства
устанавливаемые в транспортных средствах, которыми пользуется водитель при
необходимости облегчения процесса вождения автомобиля. Поэтому стандарты
касаются технических и физических параметров этих устройств с учетом
психологических, биологических и эргономических возможностей человека,
обеспечивая более эффективное использование этих устройств. На первом этапе
проекты стандартов направлены на процесс передачи информации акустическим
и оптическим путем. Далее внимание уделяется процессу управления диалогом
водителя и телематического устройства. Телематические устройства предназначены,
в первую очередь, для использования в движущемся транспортном средстве, чему
должно соответствовать их расположение и эргономическое управление. Передаваемая
информация, ее содержание и форма взаимной связи водителя с оборудованием не
должны перегружать психологические возможности водителя, и необходимая
манипуляция не должна отвлекать внимание водителя от вождения. Ответственность
за безопасность пассажиров несет водитель и он принимает окончательные решения.

Рабочая группа WG11 была ликвидирована, так как вопросы интерфейсов между
отдельными системами решаются во всех активных рабочих группах и интерфейсы
должны соответствовать данному приложению.

Группа WG12 занимается стандартизацией устройств автоматической
идентификации транспортных средств и оборудования как на стороне приемника
(транспортного средства, груза и т. д.), так и на стороне передатчика. Она определяет
техническую спецификацию системы, требования, предъявляемые к интерфейсу,
и протокол данных, благодаря чему обеспечивается возможность номинального
взаимодействия этих устройств, изготовленных различными производителями.

Главной областью деятельности рабочей группы WG13 является координирование
понятий и гармонизация входных данных всех рабочих групп ТС 278. Специфической
задачей рабочей группы WG13 является создание опорной модели концепции
архитектуры транспортной телематики. Модель охватывает структуру
и взаимоотношения отдельных исполнительных органов транспортной телематики.
На основании опорной архитектуры составляются глоссарии и словари, дающие
соответствующие определения терминов, используемых в области транспортной
телематики.

Задачей рабочей группы WG14 является разработка стандартов по послеугонным
системам и по их использованию. Дело в том, что проблематика включает в себя не
только собственные системы (устанавливаемые в транспортных средствах и им
соответствующие датчики и центры наблюдения), но и последующие правовые
Действия (физическое преследование транспортного средства или его взятие под охрану
полиции данного государства). Группа WG14 также работает над созданием общей
Рекомендации по связи и обмену данными между частными клиентами вышеуказанных
систем и полицией. Послеугонные системы содействуют нахождению и идентификации
угнанного транспортного средства, оснащенного этой системой, и его последующему
взятию под охрану полиции и возврату владельцу, что является только правом полиции.
Обстановка далее сильно осложняется, если угнанное транспортное средство покинуло
территорию данной страны и находится в другой стране. Именно в таких случаях
очень важна стандартизация процесса обмена информацией между частным
владельцем в одной стране и полицией в другой стране.

14.3	НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
РАБОЧИХ ГРУПП ISO/TC204

Перечень тем рабочих групп 1SO/TC204 дан в табл. 14.2:

Поскольку международная область действия стандартов ISO является широкой,

Таблица 14.2 Названия рабочих групп комиссии ISO/TC204, которые существовали в 2000году

Рабочие группы	Название рабочей группы
WG1	Архитектура
WG2	Требования, предъявляемые к качеству и надежности
WG3	Технологическая база данных TICS
WG4	Автоматическая идентификация транспортных средств
WG5	Взимание сборов
WG6	Общее управление подвижным составом
WG7	Общее управление подвижным сосгавом и коммерческий транспорт
WG8	Общественный транспорт/готовность
WG9	Интеграция транспортной информации, управления и руководства
WG10	Транспортные информационные системы
WG11	Дорожные навигационные системы
WG14	Предупреждающие и управляющие системы в транспортных средствах и на дорогах
WG15	DSRC для приложений TICS
WG16	Широкополосная связь/протоколы и интерфейсы

их положения бывают более общими, чем в случае стандартов CEN. Для Европы более
важными являются стандарты CEN, так как они не противоречат стандартам ISO
и, одновременно, более конкретны.

Как уже было сказано выше, некоторые задания, как, например, база данных дорог,
выходят за пределы Европы и вследствие этого в последнее время можно наблюдать
содействие рабочих групп CEN и ISO, которое проявляется в объединении рабочих
групп, организации совместных заседаний и т. д. Поэтому в настоящей книге дается
анализ фактической деятельности рабочих групп в рамках ISO/TC204, которые
занимаются проблематикой транспортной телематики.

Задачей рабочей группа WG1 является разработка стандартов, которые включают
в себя сектор TICS (Transport Information and Control System - системы транспортной
информации и управления транспортом), включая опорную модель, описывающую
внутреннюю структуру сектора и определяющую приблизительную терминологию.

Рабочая группа WG2 занимается спецификацией аппаратных средств
и программного обеспечения, разработкой и проверкой систем, подсистем и компонентов
TICS. В этой рабочей группе обрабатываются требования, предъявляемые к надежности
и качеству как программных, так и аппаратных компонентов.

Рабочая группа WG3 занимается тематикой, связанной с массивом географических
данных (определение приложения независимого стандарта для изменения базы данных
TICS), физическим хранением базы данных TICS или размещением процедуры ссылок.

Группа WG4 занимается стандартизацией устройств автоматической
идентификации транспортных средств и оборудования и тесно сотрудничает с группой
CEN/TC278/WG12.

Группа WG5 занимается стандартизацией информационных, коммуникационных
и управляющих компонентов систем взимания сборов в области городского
и междугородного транспорта, включая интермодальные и мультимодальные аспекты.
Эта группа сотрудничает с CEN/TC278/WG1.

Рабочая группа WG6 в январе 2000 г. объединилась с группой WG7.

Рабочая группа WG7 разрабатывает стандарты в области операционных систем
управления подвижного состава и коммерческого транспорта с целью улучшения
управления и безопасности транспортного состава и облегчения взаимодействия
транспортных средств/транспорта операторов с муниципальными, государственными
и международными правовыми органами в отношении интермодальной
и мультимодальной среды.

Рабочая группа WG8 занимается общественным транспортом и сотрудничает
с группой CEN/TC278/WG3.

Рабочая группа WG9 занимается интеграцией транспортной информации,
определением потоков данных между системами конечных пользователей, а также
спецификацией интерфейса между ними. Группа далее занимается определением
данных, необходимых для систем конечных пользователей, и в содействии
с источниками данных определяет интерфейсы между системами, предоставляющими
и использующими данные. Группа далее определяет конечный выход оконечных систем
пользователей и определяет формы, удовлетворяющие требованиям конечных
пользователей в отношении интерфейса. В объем работ группы также входит
определение методов аккредитации принятых систем.

Рабочая группа WG10 занимается предоставлением информации пассажирам
в подходящем для них виде. Результаты работы этой рабочей группы находят широкое
применение и они охватывают городской и междугородний транспорт, а также
пригородный транспорт. Пассажирам должен быть обеспечен доступ к информации,
касающейся альтернативных маршрутов и информации о транспортных условиях.

Дорожная навигация предоставляет водителю данные, необходимые для
ориентировки, а также указания, как лучше всего доехать до места назначения. Эти
системы могут также предоставлять информацию о фактической ситуации на
транспортных маршрутах и давать рекомендации для использования обходного
маршруТа Деятельность рабочей группы WG11 направлена, в первую очередь, на
Индивидуальные транспортные средства и на определение интерфейса между
локальной навигационной системой и информационной системой TICS.

14 Процесс международной стандартизации
Рабочая группа WG14 занимается стандартизацией систем, которые исключают
столкновение с препятствием, способствуют повышению пропускной способности
дорог, повышают комфорт для водителя, снижают его нагрузку и повышают
безопасность дорожного движения, благодаря отслеживанию транспортной ситуации,
сигнализации опасности и рекомендации правильных действий водителя.

Целью рабочей группы WG15 является стандартизация приложений системы
DSRC. Система DSRC может поддерживать множество приложений TICS, которые
подробно описаны в ISO/TC 204.

Рабочая группа WG16 занимается широкополосным обменом данных между
центром управления движением и потребительскими устройствами, под держиваемыми
приложениями TICS. Эта группа сосредотачивает свое внимание, главным образом,
на структуре сообщения и на спецификации протокола, независящего от среды связи.
Группа WG16 действует в качестве координатора наборов сообщений,
предоставляемых рабочими группам, занимающимися приложениями.

14.4	АННОТАЦИЯ СТАНДАРТОВ ISO И CEN

В настоящем разделе приводится перечень европейских стандартов, которые имеют
форму предварительного европейского стандарта ENV, европейского стандарта EN
или стандарта ISO. Стандарт, находящийся в стадии разработки, обозначен через prEN
или ENV. У каждого стандарта указан его номер, название на английском и русском
языках и краткая аннотация. Необходимо обратить внимание на то, что представленный
анализ стандартов был осуществлен в конце 2000 г.

ENV ISO 14904:1997

RTTT Automatic Fee Collection (AFC) - Interface specification for clearing between operators.
Автоматическое (электронное) взимание платы - Спецификация интерфейса для
осуществления расчетов между операторами.

Стандарт определяет интерфейс для осуществления расчетов между различными операторами
систем EFC и он является основой единого коммуникационного сообщения, единого способа
передачи данных и определения интерфейса. Основной целью стандарта является создание
единой структуры систем расчета EFC, как между различными операторами взимания
платежейь так и провайдерами общественных и частных транспортных услуг. Все сделки,
описанные в настоящем стандарте, являются настолько общими, что все специальные сделки
можно считать подмножеством описанного интерфейса.

ENV ISO 14906:1998

RTTT Electronic Fee Collection - Application interface definition for dedicated short-range
communication.

Автоматическое (электронное) взимание платы - Определение аппликационного
интерфейса для DSRC (радиопередача на короткие расстояния).

Стандарт определяет аппликационный интерфейс для коммуникационной связи на короткие
расстояния (DSRC - Dedicated Short Range Communication). Аппликационный слой L7
системы DSRC стандартизирован таким образом, чтобы он удовлетворял требованиям
электронного взимания платы EFC. Стандарт подробно описывает сделку EFC для системы
DSRC, причем как этап инициализации сделки, так и этап осуществления сделки. Для данной
системы DSRC в стандарте определены функции, включая параметры и атрибуты данных
В триложении А описываемого стандарта приводятся все спецификации EFC наборов данных
и кодов. Описываемый стандарт является основой взаимодействия систем EFC, основанных
на технологии DSRC.

ENV ISO 14907-1:1999

RTTT Electronic Fee Collection - Test procedures for user and fixed equipment, Part 1:
Description of test procedures.

Автоматическое (электронное) взимание платы - Способы тестирования передвижных
и стационарных устройств, часть 1: Описание операций тестирования.

Стандарт определяет способы тестирования систем EFC. К тестам систем EFC относятся,
в частности, тесты работоспособности систем EFC, тесты связи между транспортным
средством и инфраструктурой, тесты характеристик транспортных средств, тесты воздействия
систем EFC на окружающую среду , тесты надежности и качества систем EFC и т. п. Тесты,
представленные в настоящем стандарте, связаны со всеми свойствами систем EFC
и считаются методикой оценки отдельных систем EFC.

PrENV 00278094

Freight and Fleet Management Systems (FFMS).

Системы управления грузовым транспортом и подвижным составом.

Настоящий стандарт представляет собой первый шаг в направлении постепенного
объединения систем управления грузовым транспортом и подвижным составом. В стандарте
имеются части, описывающие общие концепции, категоризацию потребителей
и используемых форматов данных, а также описания возможных процессов и связанных
с ними потоков данных. В логистической цепи транспорта определены информационные
связи между следующими категориями: клиент, перевозчик, управляющий подвижным
составом, собственно транспортное средство, соответствующие официальные органы,
транспортные информационные центры, другие операторы транспорта, информационные
центры перевозок. Для собственного формата обмена электронными сообщениями
рекомендуется стандарт EDIFACT

ENV 12796

Road transport and traffic telematics - Public transport - Dimensional requirements for
variable electronic external signs.

Автомобильный транспорт и транспортная телематика - Общественный
пассажирский транспорт - Требования, предъявляемые к размерам управляемых
электронных информационных табло.

Стандарт определяет минимальные и максимальные габаритные размеры отдельных видов
информационных табло. Для табло определены размеры отображаемых знаков, их освещение
и способ их монтажа.
ENV 12796

Road transport and traffic telematics - Public transport - Validators.

Автомобильный транспорт и транспортная телематика - Общественный
пассажирский транспорт - Устройства отметки билетов - валидаторы.

Стандарт определяет принцип действия и назначение валидаторов, требования к их свойствам,
размерам и массе. Дает рекомендации по месту их установки в транспортном средстве.
Определяет размеры отверстия для ввода билетов, индикацию работы и требования
к акустической сигнализации, отображению и клавиатуре, если они используются.

ENV 13093

Road transport and traffic telematics - Public transport - Driven's console mechanical
interface requirements - Minimum display and keypad parameters.

Автомобильный транспорт и транспортная телематика - Общественный
пассажирский транспорт - Требования, предъявляемые к терминалу
водителя - Минимальные размеры дисплея и клавиша.

Стандарт определяет максимальные и минимальные размеры терминала, минимальное
количество отображаемых строк и минимальное количество знаков в строке. Далее
определяются размеры клавишей клавиатуры и отображаемых знаков. Дается перечень
функций, рекомендуемых для отображения или для управления.

ENV 13998

Road transport and traffic telematics - Public transport - Non-interactive dynamic passenger
information on ground.

Дорожный транспорт и транспортная телематика - Общественный пассажирский
транспорт - Недиалоговая динамическая информационная система для остановок
общественного транспорта.

Стандарт определяет требования, предъявляемые к остановкам общественного пассажирского
транспорта, включая способ их расположения. Далее приводится перечень обязательной
и устанавливаемой по выбору информации. Приводятся требования, предъявляемые
к минимальному времени отображения информации в зависимости от количества
отображаемых строк текста сообщений. Для информации даются примеры отображения.

ENV 13149/1

Public transport - Road Vehicle Scheduling and Control Systems - On Board Data
Transmission Between Equipment Inside a Vehicle - VORI DFIP - Definition of one of two
allowed transmission bus and general application rules.

Общественный транспорт - Ьортовая информационная и управляющая система -
Передача данных меж цу устройствами на борту транспортного средства - Определение
шины WORDFIP и общие правила применения.

Стандарт определяет основные требования к шине данных транспортного средства, которая
обеспечивает передачу данных между отдельными устройствами, установленными на борту
транспортного средства.
ENV 13149/2

Public transport - Road Vehicle Scheduling and Control Systems - On Board Data
Transmission Between Equipment Inside a Vehicle - WORLDFIP Cabling Specifications
Общественный транспорт - Бортовая информационная и управляющая
система - Передача данных между устройствами на борту транспортного
средства - Спецификация исполнения кабельной проводки шины WORDFIP.

Стандарт определяет требования, предъявляемые к исполнению кабельной проводки внутри
транспортного средства, определяет назначение отдельных контактов разъемов, а также
способ соединения отдельных кабелей, цвета проводов и способ объединения проводов
в жгуты. В качестве информации в приложении дана подробная спецификация кабеля
и пример исполнения кабельной проводки в транспортном средстве.

ENV 13149/4

Public transport - Road Vehicle Scheduling and Control Systems - On Board Data
Transmission Between Equipment Inside a Vehicle - Part 4: General application rules for
CANopen transmission busses.

Общественный транспорт - Бортовая информационная и управляющая
система - Передача данных между устройствами на борту транспортного
средства - Общие правила, касающиеся шины CANopen.

Стандарт определяет основные требования к шине данных транспортного средства, которая
обеспечивает передачу данных между отдельными устройствами, установленными на борту
транспортного средства.

ENV 13149/5

Public transport - Road Vehicle Scheduling and Control Systems - On Board Data
Transmission Between Equipment Inside a Vehicle - Part 5: CANopen Cabling Specifications.
Общественный транспорт - Бортовая информационная и управляющая
система - Передача данных межд> устройствами на борту транспортного
средства-Спецификация исполнения кабельной проводки, относящаяся к шине CANopen.

Стандарт определяет требования, предъявляемые к исполнению кабельной проводки внутри
транспортного средства, назначение отдельных контактов разъемов и дает пример исполнения
кабельной проводки в транспортном средстве.

NV 12313-1

Traffic and Traveller Information (TTI) - TTI Messages via Traffic Message Coding - Part 1:
Coding Protocol for Radio Data Systems - Traffic Message Channel (RDS-TMC) (RDS-TMC
using ALERT C).

транспортной информации и информации для пассажиров TTI - часть 1: протокол
кодирования для системы радиопередачи данных - канал транспортных сообщений
(RDS-TMC) с использованием ALERT С.

Во вступительной части настоящего стандарта дано определение некоторых специальных
терминов и главным образом термина «транспортные услуги» (Travel Service), который подробно
излагается. В стандарте показан механизм складывания сообщений, описывающих определенный
вид событий. Сообщение состоит из отдельных блоков, которые дополнены вспомогательной
информацией. Данный стандарт не содержит подробного анализа отдельных блоков.
ENV 12313-2

ENV 12313-2: Traffic and Traveller Information (TTI) - TTI Messages via Traffic Message
Coding - Part 2: Event and information codes for Radio Data System - Traffic Message
Channel ( RDS-TMC).

Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - кодовая передача
транспортной информации и информации для пассажиров ТТI - часть 2: коды событий
и информации для системы радиопередачи данных - канал транспортных сообщений
( RDS-TMC).

В данном стандарте приводится множество длинных таблиц, являющихся своего рода каталогом
событий. Каталог событий необходим для образования блоков транспортной информации.

ENV 12313-3

Traffic and Traveller Information (TTI) - TH Messages via Traffic Message Coding - Part 3:
Location Referencing for ALERT-C.

Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - кодовая передача
транспортной информации и информации для пассажиров TTI - часть 3: локальная
ссылка на протокол ALERT - С.

Данный стандарт является продолжением предыдущих частей и он посвящен определению
и образованию выражений, которые определяют места и расстояния для описания
транспортных событий.

ENV 12313-4

Traffic and Traveller Information (TTI) - TTI Messages via Traffic Message Coding - Part 4:
Coding Protocol for Radio Data System - Traffic Message Channel (RDS-TMC) - RDS-TMC
using ALERT Plus with ALERT C.

Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - кодовая передача
транспортной информации и информации для пассажиров TTI - часть 4: коды событий
и информации для системы радиопередачи данных - канал транспортных сообщений
(RDS-TMC) - Транспортные сообщения, использующие надстройку ALERT Plus при
использовании ALERT С.

Настоящий стандарт описывает отличия протокола ALERT С от его расширенного варианта,
называемого ALERT Plus. В то время, как протокол ALERT С можно описать в качестве
классического протокола, ориентированного на события, протокол ALERT Plus является
подходящим для передачи данных, ориентированных на состояние (напр., регулярная
периодическая передача транспортных данных из определенного объекта). Эти данные
обрабатываются в определенной области в окрестности места их возникновения. Кроме того,
эти данные действительны только в течение определенного интервала времени.

PrENV ISO 18234-2

Draft prENV ISO 18234-2 Traffic and Travell Information (TTI) - TTI via Transport
Protocol Expert Group (TPEG) data-streams Part 2: Syntax, Sematics and Framing
Structure (SSF).

Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - передача транспортной
информации и информации для пассажиров TTI посредством транспор гного протокола
экспертной группы - часть 2: синтаксис, семантика и структура кадров (SSF).
В настоящем стандарте более подробно определяются передача протокола TPEG с блочным
описанием операций и слои протокола, приводятся основные аксиомы этого протокола
и описываетя синтаксис записи, касающейся данного протокола, которая используется
в последующих частях. Далее приводится структура кадра TPEG и дается его краткое описание.
В приложении дается пояснение способа нелинейного кодирования, которое используется для
записи числовых значений. Данное нелинейное код ирование основано на том, что малые числовые
значения, как правило, надо знать точно, причем в случае больших значений нет необходимости
в знании всех младших разрядов вплоть до последнего (достаточно знать старшие разряды).

PrENV ISO 18234-3

raft prENV ISO 18234-3 Traffic and Travel Information (TTI) - TTI via Transport Protocol
Expert Group (TPEG) data-streams art 3: Service and Network Information (SNI) Application.
Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - передача
транспортной информации и информации для пассажиров ГП посредством
транспортного протокола экспертной группы - часть 3: Использование сервисных
и сетевых приложений.

Настоящий стандарт описывает принцип, по которому с помощью протокола TPEG и его
декодирования обеспечивается возможность выделения определенной информации из потока
данных (по месту, событию или лицам, для которых данная информация является актуальной).
Подробно излагается формат записи различных переменных величин, которые используются
в протоколе TPEG (включая запись географических координат).

PrENV ISO 18234-4

raft prENV ISO 18234-1 Traffic and Travel Information (TTI) - TTI via Transport Protocol
Expert Group (TPEG) data-streams art 4: Road Traffic Message (RTM) Application.

Транспортная информация и информация для пассажиров (TTI) - передача
транспортной информации и информации для пассажиров TTI посредством
транспортного протокола экспертной группы - часть 4: Приложения для
транспортных сообщений.

Настоящий стандарт занимается непосредственно специфическими событиями в транспорте и их
обработкой с помощью протокола TPEG. В стандарте дается объяснение используемых аббревиатур,
которые являются специфическими д ля области транспорта, и определяются принципы, по которым
следовало бы кодировать любое событие в транспорте. Эти отдельные принципы в зависимости от
х типа подробно описаны и приводи i ся их перевод с помощью «словарного состава и грамматики»
протокола TPEG. В конце приводятся некоторые отличия при использовании различных типов
локаторов и прелсгавлены некоторые национальные особенности.
ISO/ТС 204 N 34

GDF - Geografic Data Files - Version 4.

Географическая база данных - вариант 4.

Основной частью стандарта является модель данных. Настоящий стандарт считается началом
независимой от приложений стандартизации, используемой для определения и обмена
географической информацией на общем уровне. В рамках определения терминов все указанные
приложения относятся к области «транспорта и перевозок». К ярким примерам использование
следует отнести область определения местонахождения транспортных средств, управление
транспортом, речное судоходство, а также общественный пассажирский транспорт.

ENV 12253

DSRC Physical Layer using Microwave at 5,8 GHz.

Физический слой микроволновой линии связи на частоте 5,8 ГГц.

Данный стандарт определяет физический слой средства связи DSRC.

ENV 12795

DSRC Data link layer.

Слой данных общественной связи на короткие расстояния.

Настоящий стандарт определяет слой данных коммуникации DSRC.

ENV 12834

DSRC Aplication layer.

Аппликационный слой общественной связи на короткие расстояния.

Данный стандарт определяет слой приложений, для которого DSRC предоставляет
коммуникационные инструменты. Эти инструменты в дальнейшем используются в качестве
стандартных составных элементов для новых приложений, в которых используется
коммуникационный канал DSRC.

ENV 13372

DSRC Profiles for RTTT Aplication.

Профили общественной связи на короткие расстояния для телематических приложений.

Данный стандарт определяет DSRC между стационарным устройством и устройством
в транспортном средстве. Далее в стандарте определены параметры и величины,
используемые для коммуникации и присуждается единственный идентификатор такой
коммуникации. Данный идентификатор используется при устанавливании связи между
стационарным и мобильным устройствами.
PrENV ISO 15006

Road vehicles - Transport information and control systems - Man-machine
interface - Auditory information presentation - Part 1: Requirements.

Автотранспортные средства - Транспортные системы информации
и управления - Интерфейс человек - машина - Представление акустической
информации - часть 1: Принципы.

В стандарте определены эргономические требования к процессу передачи информации
посредством TICS (Transport Information and Control System) в форме акустических сигналов.
Это касается работы TICS во время движения т. е. в случае движущегося транспортного
средства. Кроме основных физических параметров, стандарт посвящен и структуре
акустических сообщений, их разборчивости, однозначности, исключению неправильного
приема и ограничению рабочей и психической нагрузки водителя.

PrEN ISO 15008

Road vehicles - Transport information and control systems - Ergonomic aspects of in-vehicle
visual presentation of information - Part 2: Evaluation (Measurement methods).

Автотранспортные средства - Транспортные системы информации
и управления - Эргономические аспекты визуального отображения информации
в транспортном средстве - часть 2: Оценка (методы измерений).

Стандарт посвящен методам испытаний и оценки соответствия эргономическим требованиям,
указанным в стандарте PrENV ISO 15006.

PrEN ISO 16951

Road vehicles - Ergonomic aspects of transport information and control systems - Procedure
for determining priority of on board messages presented to drivers.

Автотранспортные средства - Эргономические аспекты транспортной информации
и систем управления - Порядок работ при определении приоритета информации,
передаваемой водителю в транспортном средстве.

Стандарт касается информации, передаваемой водителю посредством системы TICS и других
систем, генерирующих информацию в транспортном средстве. В стандарте определены
критерии, относящиеся к безопасности движения и определяющие приоритет сообщения.

PrEN ISO 17287

Road vehicles - Ergonomic aspects of transport information and control systems - Procedure
for assessing suitability for use while driving.

Автотранспортные средства - Эргономические аспекты транспортной информации
и систем управления - Порядок работ при определении целесообразности
использования во время движения.
Стандарт касается процесса определения и проверки условий целесообразности
использования системы TICS водителем во время езды. Целесообразность определяется на
основе совместимости с основными действиями водителя во время вождения транспортного
средства. В стандарте определены и принадлежности, которыми завод-изготовитель должен
оснастить выпускаемую им систему TICS, включая и предостережение от неправильного
использования и от предвидимого злоупотребления и отказа системы TICS.

ENV ISO 14814

Road Traffic and Transport Telematics - Automatic Vehicle Identification - Reference
Architecture and Terminology.

Телематика дорожного движения и транспорта (RTTT) - Автоматическая идентификация
транспортных средств и устройств (AVI/AEI) - Опорная архитектура и терминология.

Стандарт создает общую основу, позволяющую однозначно идентифицировать
данные/сообщения в области автоматической идентификации транспортных средств
в дорожной телематике. Основным требованием этого стандарта является возможность
взаимодействия, главным образом, в области структуры данных.

ENV ISO 14815

Road Traffic and Transport Telematics - Automatic Vehicle Identification System Specification.
Телематика дорожного движения и транспорта (RTTT) - Спецификация системы
автоматической идентификации транспортных средств и устройств
(AVI/AEI) — Опорная архитектура и терминология.

Стандарт предназначен для определения содействия в случае использовании радиосвязи
DSRC при сохранении гибкости технических решений. Стандарт не касается вопросов
мультимодального/интермодального транспорта.

ENV ISO 14816

Road Traffic and Transport Telematics Automatic Vehicle Identification Numbering and
Data Structures.

Телематика дорожного движения и транспорта (RTTT) - Автоматическая
идентификация транспортных средств и устройств (AVI/AEI) - Нумерация
и структуры данных.

Стандарт создает общую базу структур данных, которые позволяют осуществлять
однозначную автоматическую идентификацию транспортных средств/устройств в телематике
дорожного движения, а также такую единую систему нумерации, которая при всех
обстоятельствах обеспечивает взаимодействие указанных систем.
ENV ISO 17261

Transport Information and Control Systems - Automatic Vehicle and Equipment
Identification - AVI/AEI Intermodal and Multimodal Reference Architecture.

Транспортные информационные и управляющие системы (TICS) - Автоматическая
идентификация транспортных средств и устройств (AVI/AEI) - Интермодальная
и мультимодальная опорная архитектура.

В стандарте дана техническая спецификация (рамочная), на базе которой разрабатываются
другие стандарты по автоматической идентификации транспортных средств и устройств
независимо от вида связи. В стандарте определены соотношения и взаимозависимость
объектов (подсистем), принимающих участие в автоматической идентификации.

PrENV ISO 17262

Road Traffic and Transport Telematics (RTTT) - Automatic Vehicle/Equippment
Identification (AVI/AEI) - Intermodal goods transport - Numbering and data structures.

Телематика дорожного движения и транспорта (RTTT) - Автоматическая
идентификация транспортных средств и устройств (AVI/AEI) - Интермодальные
грузоперевозки - Нумерация и структуры данных.

В стандарте определены нумерация общего применения и структура данных для обеспечения
однозначной идентификации устройств, используемых при интермодальных грузоперевозках.
В стандарте определены данные (только данные, а не протокол передачи) независимо от
используемой технологии связи, причем их структура исходит из требований стандарта ISO 8824.
Данные, определенные по данному стандарту, предназначены для управления и мониторинга
интермодальных грузоперевозок и рассчитаны на обеспечение их однозначное ги и защиты.

PrENV ISO 17263

Road Traffic and Transport Telematics (RTTT) - Automatic Vehicle/Equippment
Identification (AVI/AEI) - Intermodal goods transport - System Specification.

Телематика дорожного движения и транспорта (RTTT) - Автоматическая
идентификация транспортных средств и устройств (AVI/AEI) - Интермодальные
грузоперевозки - Спецификация системы.

В стандарте определены системные параметры в интермодальной системе AEI, оговорены
условия работы и предоставлена область для взаимодействия. Далее определяет параметры
и требования собственной системы идентификации, критерии мощности, необходимые для
обеспечения надлежащей и надежной работы систем AEI при обеспечении международного
транспорта, требования к мощности и расположению электронных знаков (TAG),
установленных на интермодальном устройстве, а также требования по установке считывающих
устройств. Условием действия настоящего стандарта является наличие стандартизированной
системы присуждения однозначного опознавания каждой позиции, транспортного средства,
грузовой единицы или устройства, определенного стандартом EN ISO 17262.
ISO 14813-5

Reference Architecture(s) for the TICS sector - Requirements for architecture Description
in TICS Standards.

Архитектура систем в области транспортных информационных и управляющих
систем (TICS) - требования к описанию архитектуры в стандартах TICS.

В стандарте унифицирована терминология, используемая при описании архитектуры
телематических систем, и введена единая форма стандартов транспортных информационных
и управляющих систем TICS (Transport Information and Control Systems) так, чтобы можно
было их взаимно сравнивать и соединять.

ENV ISO 14813-6

Reference Architecture(s) for the TICS sector - TICS reference architecture - Data
presentation in ASN.l.

Архитектура систем для области транспортных информационных и управляющих
систем (TICS) - Опорная архитектура TICS - презентация данных в ASN.1.

В стандарте определяется система идентификации сообщений и создается система, в рамках
которой можно будет просто идентифицировать сообщения. Также допускается
использование EDIFACT там, где эта система уже распространена.

WI14.3 - 00278095

Common status massage set.

Общее множество сообщений состояния.

В стандарте определены общие принципы передачи сообщений состояния между отдельными
узлами противоугонных систем.

WI14.4 - 00278096

Short Range communication interface between the Vehicle Device and Detection Means.
Интерфейс связи на короткие расстояния между устройством, установленным
в транспортном средстве, и детектором.

В стандарте определены критерии для систем связи на короткие расстояния (стационарного
типа), эффективная дальность действия которых при детектировании угнанного
транспортного средства составляет несколько метров. В частности речь идет о технической
спецификации интерфейса транспортного средства между устройствами, установленными
в транспортном средстве, и детектором.
WI14.5 - 00278097

Long Range communication interface between the Vehicle Device and Detection Means.
Коммуникационный интерфейс дальней связи между устройством, установленным
в транспортном средстве, и детектором.

В стандарте определены критерии для систем дальней связи (системы локации и слежения),
эффективная дальность действия которых при детектировании угнанного транспортного
средства превышает несколько сот метров (но и сотни или тысячи км). Речь идет, в частности,
о технической спецификации интерфейса транспортного средства между устройством,
установленным в транспортном средстве, и детектором.

WI14.6

Procedure for dealing with Alarms of Vehicle Tracking Systems.

Процедура передачи сигналов оповещения из мониторных систем транспортного
средства.

В стандарте дана спецификация процедуры обмена информацией между частными
провайдерами услуг и милицией после угона транспортного средства как с точки зрения
обмена информацией в пределах данного государства, так и с точки зрения международного
обмена данными о движении угнанного транспортного средства, которое выдает сигнал об
угоне. Стандарт не касается обмена информацией между органами милиции.

14 Процесс международной стаидартшлцци
ЛИТЕРАТУРА

[1]	Заключения европейской программы KAREN, Документ EU 2000

[2]	Заключения европейской программы CONVERGE, Документ EU 1999

[3]	Концепция развития архитектуры транспортной телематики США, Проект,
финансируемый правительством США, 1998

[4]	Рёшска Martin, Svltek Miroslav, Кореску Frantisek: Systemovy model rozvoje
telematiky zeleznicni dopravy, (Системная модель развития телематики
железнодорожного транспорта) Z 2L 2000 Словакия, Жилина 2000

[5]	Pribyl Pavel: Promenne dopravni znacky a inteligentni dopravni systemy
(Управляемые дорожные знаки и интеллектуальная транспортная система),
Svetlo, №. 2, 1999

[6]	Pribyl Pavel: Aplikace dopravni telematiky na siti pozemmch komunikaci
(Применение транспортной телематики в сети наземных дорог), Silnicni
konference (Дорожная конференция) 2000, Градец- Кралове, 17-18 октября 2000

[7]	Кореску Frantisek, Svitek Miroslav: Uzitnc vlastnosti 1 a 2: Telematika a zeleznicni

infrastruktura, Nastin systemoveho pfistupu (Полезные свойства 1 и 2: Телематика
и железнодорожная инфраструктура, Очерк по системному подходу), Nova
zeleznicni technika (Новая железнодорожная техника) 3/2000 и 4 /2000.

[8]	Cabelka Jan: Vodni doprava a fizeni plavebniho provozu v evropskem mefitku
(Водный транспорт и управление судоходством в масштабе Европы),
mezinarodni konference Plavebni dny (Международная конференция Судоходные
дни), сентябрь 2000

[9]	Mezinarodni konference Plavebni dny, zafi 2000

[lOj Pribyl Pavel: Telematika v silnicni deprave (Телематика в дорожном транспорте»,
конференция Roadware, Прага, 1997

[11]	Cabelka Jan, Kafka Jan: Dopravni logistika ve vnitrozemske vodni doprave
(Транспортная логистика в континентальном водном транспорте), Сборник
конференции Plavebni dny (Судоходные дни) 96, Литомержице

[12]	Cabelka Jan: Dopravni infrastrukturavodni dopravy v dopravni politice Ceske
republiky (Транспортная инфраструктура водного транспорта в транспортной
политике Чешской Республики) Сборник конференции Plavebni dny
(Судоходные дни) 94, Братислава

[13]	Svitek Miroslav, Кореску Frantisek, Penicka Martin: Teleinformatika na prelomu
stoleti (Телеинформатика на переломе веков), журнал «Telekomunikace
apodnikani» 10/2000

[14]	Pribyl Pavel: Architektura dopravni telematiky-siInice (Архитектура транспортной
телематики—дороги), Научно-исследовательский отчет (1600. Eltodo a.s., Праг?
[15]	Johnson Ch. M., Thomas E. L.: Transformation management Center Concepts of
Operation; Implementation Guide U. S. Department of Transportation, Washington,
D. C. 20590, December 1999

[16]	Mitretek Systems Inc.: Intelligent Transportation Systems Benefits: 1999 Update,
Washington, D. C. 20024, 28. May 1999

[17]	Pfibyl P.: Telematika v praxi; Rizeni silnicni dopravy v oblasti Monteralu
(Телематика на практике: Управление дорожным транспортом в области
Монреаля), журнал «Silnicni obzor», том 61, 2000 №. 9, стр. 206-209

[18]	Albrecht V. a koi.: Paty ramcovy program Evropske Unie, pfirucka zpracovana
v ramci projektu MSMT OK319 (Пятая рамочная программа Европейского
Союза, пособие, составленное в рамках проекта MJbMT OK31Q1,
Технологический центр АН ЧР, 2000

[19]	Chen К., Miles J. С.: ITS Handbook 2000, Artech House, Boston, London, 1999

[20]	Pfibyl P. a koi.: Technicke podminky - Provoz, sprava a udrzba tunelu pozemnich
komunikaci, kap.: Zpracovani dopravnich dat (Технические условия
- Эксплуатация, управление и уход за наземными дорогами), Министерство
транспорта и связи, 2001

[21]	Hillier G.: Glasgow experiment in Area Traffic Control, Traffic Engineering and
Control, №. 7, 1965, стр. 502-9

[22]	Hadi, Wallace: Optimalization of Signal Phasing and Timing Using Cauchy Simulated
Annealing, Transportation Research Record 1456, Washington D. C., 1994, str. 64-71

[23]	Boettger K.: Optimale Koordinierung von Signalanlagen in Stresennetz, Plannungs
und Steuerungsprogram VERO, Strassenverkehrstechnik, №. 2, 1972, стр. 52-58

[24]	Liskutin 1.: Navrhovani SSZ pro rizeni sdmcniho provozu (Проектирование
светофоров для управления дорожным движением), ТР81, Silnicni vyvoj, CDV
Брно, ноябрь 1996

[25]	Hunt, Robertson, Beneton: SCOOT-A traffic responsive method of coordinate signals,

Report Nr. LR 1014, Transport and Road Research Laboratory, Crowthorne,
Berkshne, England, 1981

[26]	Lowrie: SCATS, The Sydney co-ordinated Adaptive Traffic System Principles,
Methodology, Algorythm, IEE International Conference Road Traffic Signalling,
CP Nr. 207, 1982

[27]	Gartner. OPAC-A demand responsive strategy for traffic signal control, Transportation

Research Record 906, Washington D. C., 1988

[28]	Henry, Farges, Tuffal: The PRODYN real time traffic algorythm, 4th IFAC/1FIP/
IFORS Conference, Baden baden, 1983

[29]	Mauro, Di Taranto: UTOPIA, IFAC-Conference, PARIS, 1988

[30]	Pfibyl P., Novak. M. a koi.: Koncepce rizeni oblasti 3, Kap. Metoda rizeni MOTION,
(Концепция управления областью 3, глава: Метод управления MOTION), Eltodo,
Прага, апрель 2000
[31]	Vincent: User guide to TRANSYT version 8, TRRL Laboratory Report 888, 1970

[32]	Timmermans W.: Improved Network Control by using TRANSYT, Traffic
Engineering and Control, Vol. 21, 1979, cip. 353-356

[33]	Pfibyl P., Kralik M.: Uzivatelsky manual к metode TRANSYT (Руководство no
методу TRANSYT), Eltodo, Прага, февраль 1998

[34]	Taale H.: The SCOOT System in the City of Nijmegen, East-West Cooperation in
Road Traffic Operation, Faculty of Transportation, Prague, May 1997

[35]	Taylor W., C., Abdel-Rahim A.. The SCATS efect, Traffic Technology Intenal ional,
Feb.-Mar., 1998, pp. 57-60

[36]	Progres report 1995/96, Traffic Engineering and Control, April, 1996, p. 288

[37]	Pribyl P.: Metody klasifikace doprava a fizeni dopravnich siti v mestskych
aglomeracich (Методы классификации транспорта и управление транспортными
сетями в городских агломерациях) диссертация на соискание звания доцента,
FD CVUT, Прага, ноябрь 1998

[38]	Montgomery Е, О.: Use of coordinated signal settings to reduce junction spill-back,

IEE Colloquium on «Electronics in Managing the Demand for Road Capacity»,
IEE, London, UK, 1993, p. 10/1-10

[39]	Stoilov T., A., Geogov A.: Heuristic two-layer control structure for a class of
transportation systems, International Journal of System Science, Vo. 25, Iss. 2, UK,
Feb. 1994, pp. 253-288

[40]	Shimizu H., Watanabe E.: State Estimation Algorythms of Traffic Volume, Proceedins

of the 38th Annual Conference of the Institute of Systems, Controland Information
Engineers, ISCIE, May 25-27, 1994

[41]	Sparmann J., M.: Benefits of dynamic route guidance systems as part of a future
oriented city traffic management systems, VNISr91, Conference Proceedings P-253,
vol. 2, pp. 839-847, Soc. Automotive Eng. Warrendale, PA, USA 1991

[42]	Chiu S., Chand S.: Self-organizing traffic control via Fuzzy logic, Proceedings of
32nd Conference on Decision and Control, San Antonio, Texas, December 1993

[43]	Chiu S.: Application of Fuzzy logic to freaway traffic control, IRaD Report. Project
«Fuzzy logic for IHVS», Rockwell International Science Centre, September 1991

[44]	Chen L., May A.: Freeway Ramp Control using Fuzzy Set Theory, Transp. Res.,
No. 1, 1990, pp. 15-25

[45]	Jamshidi M., Kelsey R.: Fuzzy Control: Software and Hardware Implementation,
5th IFSA World Congress, 1993

[46]	Busch, E: EURO-SCOUT und Lichtsignalsteuerung-zwe partner, die sich erganzen,
Griin-licht, Siemens, April 1992

[47]	Kristen R.: Verkehrsletelematickychystem Munchen Nord - Erfahrungen nach einem
Jahr Betriebszeit, Griinlicht, Siemens, Oktober 1993

[48]	Martin G., Toledo E: Knowledge-based systems forroad network traffic control,
12th International confererence Artificial Inteligence, Avignon, June 1992
[49]	Toledo E, Moreno S.: Quantitative simulation in urban traffic control: Iplementation
of tempoial features, Proceedings of the IMACS International Workshop, Amsterdam
Netherlands, 1991

[50]	Moreno S., Toledo E: Quantitative simulation for temporal reasoning in urban
traffic control, Specialized conference. Artificial Inteligence and Transportation
Avignon, 1990

[51	]	Martin G., Toledo E: Quantitative simulation of traffic flows for urban traffic control,

Artif. Intell. Applic. to Traffic Engng, Utrecht, 1994, pp. 201-231

[52]	Zhou Wei-Wu, Lee A.: Fuzzy Flows, Inteligent Transport System, May/jun, 1997

[53]	Pribyl P., Patera P., Sladek В : Navrh semidynamickeho rizeni pro Hlavni
dopravni ustfednu v Praze (Проект полудинамического управления для
Главного центра управления в Праге), Научно-исследовательский отчет
9603, Eltodo, Прага, 1996

[54]	TETRA, Finish National Research Programme on Transport Telematics
Infrastructure, www/vtt. fi/yki/tetra

[55]	Bossom R.: Developing Architectures and Systems from KAREN, 7th ITS World
Congress, Turin, November 20

[56]	Otava Б Prazane sice opoustej i MHD, ale neztracej i о ni zaj em (Пражане покидают
общественный транспорт, но интереса к нему не теряют), Technicke noviny,
приложение газеты Hospodarske noviny, 9. сентябрь 1997

[57]	Moos Р.: Systemove aspekty MHD (Системные аспекты ОГПТ), Семинар
«Dopravni kapacita a kvalita dopravni obsluhy a sluzby» (Транспортная емкость
и качество транспортного обслуживания и услуг), FD CVUT, 17-19. май 1999

[58]	«Smerem k mestske agende v Evropske um » (В направлении городского
делопроизводства в Европейском Союзе), СОМ (97) 1997

[59]	«Rozvijeni obcanske site» (Развитие гражданской сети), Отчет комиссии DGVII
Европейскому парламенту, комитету регионов и экономическому
и социальному комитету)

[60]	Wren А. С., Jones Р. М.: ROMANSE in Southampton, Traffic Technology
International, April/May 1996, pp. 42-^48

[61]	Adamek J.: Preference tramvaji svetelnou signalizaci v Rostocku (Приоритет,
предоставляемый светофорами трамваям в Ростоке) Silnicni obzor, 1995,
стр. 288- 291

[62]	Nor М., Strand К.: Aalborg's bus priority system explained, Traffic Technology
International, Aug/Sept 98. pp. 81-83

[63]	Sunkan S., Beasley P.: A model to Evaluate the Impacts of Bus Priority on Signalized

Intersections, Report SWUTC/94/60041-4, Texas Transportation Institute, College
Station, Texas 77843-3135, August 1994, pp. 60

164]	Lanteri F.: Features of Public Transport Priority Systems, Mizar Automazione S. P. A.,

Project V2016 PRIMAVERA, Deliverable 2, October 1992, pp. 27
[65]	Schonleiter J.: Beeinflussung von Lichtsignalen durch Fahrzeuge der Berliner
Feuerwehr, Griinlicht, Siemens, Ausgabe 25

[66]	Svitek M.: Elektronicke vybirani poplatku za pouziti dopravnich sluzeb
(Электронный сбор платы за транспортные услуги), страница
www.telematika.cz

[67]	Mencl J.: Vyvoj dopravy па evropskych dalnicich (Развитие транспорта на
европейских автомагистралях), журнал «Silnicni obzor», том 58, 1997,
стр. 298-301

[68]	Traffic Technology, 1999 Video Nation

[69]	Novak M., Faber J., Pfenosil V., Valach T.: Thalmo-cortical oscilations based
prediction of microsleeps, Neural Network World, c. 6, 1999

[70]	Richtlinien fur Wechselverkehrszeichen an BundesfernstraBen (RWVZ),
Bundesministerium fur Verkehr, Ausgabe Mai 1984

[71]	RWVZ - Richtlinien fur Wechselverkehrszeichen an BundesfernstraBen,
Bundesministerium fur Verkehr, Ausgabe 1997

[72]	Kristen R.: Verkehrsleitsystem Munchen Nord - Erfahrungen nach einem Jahr
Betriebszeit, Griinlicht, Siemens, Oktober 1993

[73]	Dong H., Ran B.: Benefit Cost Analysis on Ramp Meetering-Optimalization of Travel

Time and Cost Factors, 66th ITE Annual Meeting, Minneapolis, September 15-18,
1996, pp. 121-124

[74]	Evropska komise. feditelstvi B: Rozsifovani inteligentnfch dopravnich systemu na
transevropske dopravni siti (Европейская комиссия, дирекция В: Расширение
интеллектуальных транспортных систем в трансевропейской
автомагистральной сети), Отчет группы экспертов, апрель 2000

[75]	Pnbyl Р.: Telematika v praxi: Rizeni silnicni dopravy v oblasti Montrealu
(Телематика на практике: Управление дорожным транспортом в области
Монреаля), Silnicni obzor, №.9, 2000, стр. 206-209

[76]	Busch Е, Heymannn G.: EURO-SCOUT und Lichtsignalsteuerung-zwei Partner,
die sich erganzen, Grun Licht, April 1992, Ausgabe 30, str. 18 23

[77]	Plihal J.: Protokoi z mefeni citelnosti displeje, Mefici protokol, (Протокол no
измерению разборчивости дисплея, Измерительный протокол), Eltodo a. s.,
апрель 99

[78]	Technicke podminky MDS: Zasady pro onentacni dopravni znaceni (Технические
условия Министерства транспорта и связи: Принципы установки дорожных
знаков ориентации), ТР 100, CDV Брно, 1995

[79]	Technicke podminky Министерства транспорта и связи: Zasady pro dopravni
znaceni na pozemnich komunikacich (Технические условия Министерства
транспорта и связи: Принципы установки дорожных знаков на наземных
дорогах), ТР65, CDV Вто, 1996

[80]	More than 12 000 000 VICS units sold, ERTICO News, September 99, p. 9
[81]	Европейский стандарт ALERT

[82]	Inteligent Transport Systems, c. 1/2, 1999, p. 26

[83]	Spanish Traffic Information available via GSM, ERTICO News, September 98, pp. 7-8

[84]	Mannesmann Autocom offers map-enhanced traffic information on mobile phones
through WAP, Ertico News, September 99, p. 4

[85]	Hoffman-WeHenhof B., Lichtenegger H., Collins J.: Global Positionning System:

Theory and Praktice, Berlin, Springer verlag, 1994

[86]	Leick A.: GPS Satelite Surveying, New York, John Willey and Sons, 1995

[87]	Zhao Yilin: Vehicle Location and Navigation Systems, London, Artech House, 1997

[88]	Drane Ch., Rizos CH.: Positionning Systems in Intelligent 1 ransportation Systems,
London, Artech House, 1998

[89]	Kaplan E.: Understanding GPS, Principles and Applications, Norwood, Artech
House, 1996

[90]	Hurst G., C.: Quictrack; a unique new AVL system, IEEE Vehicle navigation and
Information System Conf., 1989, pp. A60-A62

[91]	Zhao Y: Vehicle Location and Navigation Systems, Artech House, 1997

[92]	Dad’o S., Kreidl M.: Senzory a merici obvody (Датчики и измерительные схемы),
Издательство CVUT, Прага, 199b

[93]	Проспект фирмы Dambach «Systems for inteligent traffic»

[94]	Draft prENV ISO 17574 Road Transport and Traffic Telematics - Electronic Fee
Collection - System architecture for vehicle related transport services, deadline
2000-02-15

[95]	Proposal for new work: Road transport and traffic telematics - Dedicated short range
communication - Physical layer using infrared at 850 nm

[96]	Coordination of ADS Specifications for Harmonisation - Description of the Automatic

Debiting System Concept

[97]	Coordination of ADS Specifications for Harmonisation - Draft Interface
Requirements Specifications

[98]	CEN TC278/WG1 /SG2 AFC requirements for the DSRC

[99]	CEN TC278/WG1/SG3 Electronic Fee Collection Requirements for Integrated
Circuit Cards

[100]	CEN TC278/WG1/SG4 Definition of threats and security controls for the Charging
Interface in Electronic Fee Collection

[101]	CEN ТС278/ WG1/SG5 Application Requirements for Electronic Fee Collection
(EFC) Systems based on GNSS/CN

[102]	CARDME 1994 Interoperability - Logical Framework and Terminology

[103]	CARDME 1997 Work Group 2.2 - Deliverable on Enforcement

[104]	CARDME 1997 Work Group 2.2 - Deliverable on Classification
[105]	ENV ISO 14904:1999 Road Transport and traffic telematics - Automatic Fee
Collection - Interface specification for clearing between operators

[106]	prENV ISO 14906 Road Transport and traffic telematics - Electronic Fee
Collection - Application Interface Definition for Dedicated Short Range
Communications

[107]	Move-it/D3.1 Threat analysis report

[108]	Move-it/D3.3 Security framework for Electronic Fee Collection

[109]	ASECAP Annual report 1997

[110]	BDSG Bundcsdatenschutzgesetz (BDSG), Bundesbeauftragte fur den
Datenschutz, 1990

[111]	BDSG und AGE Anforderungen an die datenschutzgerechte Gestaltung von
Systemen zur Automatischen Gebiihrenerhebung Der Bundesbeauftragte fur den
Datenschutz, Zeichen IV-506/66 vom 19. 05. 1995

[H2] Directive 95/46/EEC Directive from the European Commission on the protection of
individuals with regard to the processing of personal data and on the free movement
of such data, adopted by the Council on 24 July 1995

[113]	EMI Report to the council of the European Monetary Institute on prepaid
Cards - 1994

[114]	OECD OECD Recommendation, Guidelines and Explanatory Memorandum for the
Security of Information Systems '92

[115]	Rapp M.: Die leistungsabhangige Schwerverkehrsabgabe in der Schweitz, Die
InteroperabJitat der Mautsysteme in Europa, Informations und
Diskussionsveranstaltung -Bundesministerium fur Wirtschaftliche Angelegenheiten,
Wien, 28. Oktober 1999

[116]	Pribyl P., Svitek M.: Elektronicke platby mytneho, Analyticka studie pro MDS
(Электронный платеж за проезд, Аналитический отчет для Министерства
транспорта и связи), Eltodo, a. s., Прага, ноябрь 2000

[117]	Pribyl Р.: Elektronicke platby mytneho-aplikace pro tunely (Электронный платеж
за проезд - приложения для тоннелей), Tunel, № 2, 2000

[118]	Н. - Н. Nagel: Computer Vision for Support of Road Vehicle Drivers, Institut fur
Algorithmen und Kogniuve Systeme, Fakultat fur Informatik der Universitat
Karlsruhe-http.7/euler. fd. evut. cz/research/rs2/files/automotive. html

[119]	CLEOPATRA project page at PAC (Parallel Application Center),
http://www.pac.soton.ac.uk/techareas/embedded/cleo 1 .html

[120]	Cheiyl Little: The Intelligent Vehicle Initiative: Advancing, JIuman-Centered“Smart Vehicles,
http ://www.tfhrc. gov/pubrds/pr97-10/p 18.htm

[121]	Peter Haapaniemi: Smart Vehicles Have Minds of Their Own, Safety Health,
November 1996
[122]	Libal V., Paclik P., Kovar B, Mosna P., Vlcek M. , Zahradnik P. RoadSign
Recognition using TMS320C80, in: Proceedings of The Second European DSP
Education and Research Conference, ESIEE, Paris, France, September 1998

[123]	Lalonde M., Li Y.: Road Sign Recognition, technical report CRIM/ПТ, Montreal
1995, http://euler.fd.cvut.cz/research/rs2/other.html

[124]	web page related to the road sign recognition subsystem of the smart car,
http://euler.fd.cvut.cz/research/rs2/index.html

[125]	Wilhelm Jr., The Automotive Instrumentation Explosion: Grouth, Challenges, and
Partnerships, Proceedings of Society for Information Display, 1989 International
Symposium Seminar and Exibition, May 12, 1987

[126]	Jurgen R. K.: Electronic Instrument Panel Display, Society of Automotive
Engineers, Inc., 1998

[127]	Vehicle Management Unit (VMU) Specification,
http://www.wmg.warwick.ac.uk/Research

[128]	Ford Escord ZX2, http://www.ford.ca/ezshowroom/ford/zx2/indexl.html

[129]	Volvo S80, http://www.specialcar.eom/4_99/3/

[130]	The World’s First Personal Computer For Your Car,
http ://www. specialcar. com/1 99/comp/comp. h tm

[131]	Loadman, http://www.loadman.com/

[132]	ITS Systems, http://future.sri.com/its/ITS-SpeechPR0499.html

[133]	CASH Description of the ADS Concept, DD-005, Brussels, July 1993

[134]	Uwe A., Gunther W: Mannesmann Pilotentwicklungsgesellschaft mbH: Road Pricing
without Infrastructure - a New Perspective for Comprehensive ETTM, International
ETTM Symposium, New York, September 1995

[135]	Mertens R. and Mather N.: DeTe Mobil: Information Management for a Multimodal
Traffic System, internal paper, 1995

[136]	Tiiv R.: Field Trial «Motorway Technologies А555», Results and Proposals,
March 1996

[137]	Gloger R.: Bavaria Online: Regional Traffic Management and Information Systems,
Inteligent Transport Systems Conference, Prague 1999

[138]	Nilsson T., Nelson T. M., Carlson D.: Development of fatigue symptoms during
simulated driving Accid Anal Prev. 1997 July, 29(4), p 479-488

[139]	Marottoli R. A., Richardson E. D., Stowe M. H., Miller E. G., Brass L. M.,
Cooney L. M. Jr, Tinetti M. E.: Development of a test battery to identify older
drivers at risk for self-reported adverse driving events J. Am. Geriatr. Soc.,
1998 May, 46 (5), p. 562-568
[140]	Arnold P. К., Hartley L. R., Corry A., Hochstadt D., Penna E, Feyer A. M.: Hours of
work, and perceptions of fatigue among truck drivers Accid, Anal, Prev, 1997 July,
29(4), p. 471^477

[141]	Novak M.: Theory of System Tolerances (in Czech). Academia, Prague, 1987

[142]	Gould S. J.: The Mismeasure of Man, W. W. Norton and Co., New York, 1996
(translation in Czech: Jak nemerit cloveka, Lidove noviny, Praha, 1997)

[143]	Samel A., Wegmann H M., Vejvoda M.: Aircrew fatigue in long-haul operations.
Accid Anal Prev., 1997 July, 29(4), p. 439-^452

[144]	Samel A., Wegmann H. H., Vejvoda M., Wittiber K.: Stress and fatigue in long
distance 2-man cockpit crew Wien Med. Wochenschr., 1996, 146(13-14), p. 272-276,
(in German)

[145]	Arnold P. K„ Hartley L. R., Corry A., Hochstadt D., Penna F,, Feyer A. M.: Hours of
work, and perceptions of fatigue

[146]	Pfibyl P.: Promenne dopravni znacky a inteligentni dopravni systemy (Управляемые
дорожные знаки и интеллектуальные транспортные системы), Svetlo-odbomy
casopis pro svetelnou techniku (журнал по светотехнике), выпуск 2, №. 2,
май 1999, ISSN 1212-0812

[147]	Kathman Т.: Geschwindikeitswarnanlagen-eine Alternative zur polizeilichen
Uberwachung, StraBenverkehrstechnik, № 9, 1998, стр. 483^491

[148]	Everts K.: StraBenverkehrstechnische MaBnahmen zur Verbesserung der
Verkehrssicherheit an Unfallstellen mit Hilfe neuer VerkehrsbeeinfluBungsanlagen,
Strassennverkehrstechnik, № 5, 1991, стр. 255

[149]	Symonds Travels Morgan Ltd.: Speed Violation Detection/Deterrent, Review of the
second system Trial on the Ml in Leicestershire April-October 1994, East Grinstead,
May 1995

[150]	Проспекты общества «Tenzovahy» s. r. o. a Kistler (CH)

[151]	Sulc В : Teorie automatickeho rizeni I (Теория автоматического управления),
CVUT Fakulta strojni (Машиностроительный факультет), Прага, 1991

[152]	Lindley Jeffrey: Communication Handbook for Traffic Control Systems, Rep.Nr.
FHWA-SA-93-052, Federal Highway Administration, USA, April 93

[153]	Svoboda J., Simak B., Zeman T.: Digital™ telekomunikacni technika (Цифровая
техника связи), том XI, Издательство CVUT, Прага 1994

[154]	Janecek J.: Technologic siti pro datove pfenosy (Технология сетей для передачи
данных), Sdelovaci technika, 11, 1997, стр. 3-5,

[155]	Janecek J.: Technologic siti pro datove prenosy (Технология сетей для передачи
данных), журнал «Sdelovaci technika», 12. 1997, стр. 7-10

[156]	Abernethy В : Digital video, Traffic Technology International, Aug/Sept, 1998,
pp. 31-35
[157]	Kallay F., Peniak P.: Pocitacove siete a ich aplikacie (Компьютерные сети и их
применение), EDIS - издательство университета Жилина, 1998

[158]	Pribyl Р.: Telematika v praxi - Koncepce fizeni dopravy v oblasti 3 (Телематика на
практике-Концепция управления транспортом в области 3), Eltodo a. s., Прага,
апрель 2000

[159]	Pribyl Р.: Technologicke vybaveni tunelu na pozemnich komunikacich, Technicke
podminky MDS (Технологическое оборудование тоннелей наземных дорог,
Технические условия Министерства транспорта и связи), ТР98, Praha, 1998

[160]	Pribyl Р.: Metodick л prirucka pro dopravni reseni tunelu na Mestskem silnicim okruhu
(Методическое руководство по транспортному решению тоннелей Городского
дорожного кольца), UDI Praha + Eltodo a.s Прага, декабрь 2000

[161]	Pribyl Р: Moznosti analyzy a rizeni krizi v tunelovych stavbach (Возможности
анализа и решения кризисных состояний в тоннельных сооружениях), Tunel,
№ 1, 2000, стр. 21-28

[162]	Pribyl Р. a koi.: Provoz, sprava a udrzba tunelu pozemnich komunikaci, Technicke
podminky MDS (Эксплуатация, управление и уход за тоннелями наземных дорог,
Технические условия Министерства транспорта и связи), ТРххх, Прага, 2001

[163]	Pribyl Р.: 7. svetovy kongres inteligentnich dopravnich systemu «Gd vize k realite»
(7-ой Всемирный конгресс по интеллектуальным транспортным системам
«От мечты к действительности», Silnicni obzor, № 12, 2000, стр. 292-294

[164]	Брайловский Н. О., Грановский Б. И.: Управление движением транспортных
средств - М.: Транспорт, 1975, 112 с.

[165]	Автоматизированные системы и технические средства управления дорожным
движением/Л. А. Якушин, А. Н. Космачев, А. Г. Вялых и др. - М.: ВНИИБД
МВД СССР, 1077, 330 с.

[166]	Васильев А. П., Фримштейн М. И.: Управление движением на автомобильных
дорогах. - М : Транспорт, 1979, 296 с.

[167]	Сильянов В. В.: Теория транспортных потоков в проектировании дорог
и организации движения - М.: Транспорт, 1977, 303 с.

[168]	Кременец Ю. А., Печерский М. П.: Технические средства регулирования
дорожного движения: Учебник для вузов - М.: Транспорт, 1981, 252 с.

[169]	Печерский М. П„ Хорович Б. Г: Автоматизированные системы управления
дорожным движением в городах - М.: Транспорт, 1979, 176 с.

[170]	Руководство по проектированию и внедрению автоматизированных систем
управления дорожным движением на базе АСС УД/Под общ. ред.
Г. Я. Волошина - М.: ВНИИБД МВД СССР, 1981, 232 с.

[171]	Системы и средства автоматизированного управления дорожным движением
в городах/Е. Б. Хилажев, В. С. Соколовский, В. М. Гурулев и др. - М..
Транспорт, 1984, 183 с.
[172]	Хилажев Е. Б., Кондратьев В. Д.: Микропроцессорная техника в управлении
транспортными потоками - М.: Транспорт, 1987, 175 с.

[173]	Кременец Ю. А.: Технические средства дорожного движения: Учебник для
вузов — М.: Транспорт, 1990, 255 с.

[174]	Коноплянко В. И., Мельников А. Ф., Косолапов А. В.: Системы информации
в дорожном движении - М.: МАДИ, 1991, 59 с.

[175]	Бронштейн Д. П.: Вычислительные центры в системе онтроля
автотранспортной информации - М.: Транспорт, 1998

[176]	Горев А. Э.: Информационные технологии и средства связи на автомобильном
транспорте: Учебное пособие/СПб гос. архит. - с троит, ун-т. - СПБ., 1999,162 с.

[177]	Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС/Под ред.

В Н. Харисова. А. И. Перова, В. А. Болдина: 2-е изд. Исправ - М.: ИПРЖР, 1999

[178]	Igoi Kabashkm Transport Telematics - Riga: Riga Aviation University, 1999, 342 p.

[179]	Кочерга В. Г., Зырянов В. В., Коноплянко В. И.: Интеллектуальные
транспортные системы в дорожном движении: Учебное пособие/Рост. гос.
строит, ун-т. - Ростов-на-Дону, 2001, 108 с.

[	180] Кочерга В. Г. Зырянов В. В. Оценка и прогнозирование параметров дорожного
движения в интеллектуальных транспортных системах—Ростов-на-Дону: РГСУ,
2001, 130 с.

[181]	Рунэ Эльвик, Аннэ Боргер Мюсен, Трулс Ваа: Справочник по безопасности
дорожного движения/Пер. с норв. Под редакцией проф. В. В. Сильянова- М.
МАДИ (ГТУ), 2001, 754 с.

[182]	Коноплянко В. И., Богачев В. М.: Системы связи и управления на
транспортно-дорожном комплексе - М.: МАДИ (ГТУ), 2002

[183]	Коноплянко В. И., Богачев В. М , Гуджоян О. П., Зырянов В. В., Гомоненко Ю. В.:
Информационные технологии на автомобильном транспорте — М.: МАДИ
(ГТУ), 2002, 223 с.

[184]	Абовский Н. П., Бабанин В. Б., Деруга А. П. и др. Нейросветофоры: Учебное
пособие/Под общ. ред. Жукова В. И. - Красноярск: КрГАСА, 2002, 260 с.

[185]	Власов В. М., Жанказиев С. В., Николаев А. Б., Приходько В. М. - М.:
Телематика на автомобильном транспорте, МАДИ (ГТУ), 2003, 174 с.

534 р. PfclBYL, М. SviTEK - INTELIGENTNI DOPRAVNI SYSTEMY ВВ"
Примечания научного
редактора русского
издания

Стр.71 п.2.1.2 «СССР присоединился как к Конвенциям ЕЭК ООН о дорожном
движении 1949 г. и 1968 г., так и к Европейскому соглашению, на основе которых
выпущены государственные стандарты, касающиеся структуры и требований
к автоматизированным системам управления дорожным движением (АСУД), которые
развиваются в России в новых условиях [170]. Практическое внедрение АСУД в СССР
начато было в 1975 г. в г.Алма-Ате, а затем в наиболее крупных городах таких, как
Новосибирск, Фрунзе, Кемерово, Томск, Ташкент и др., где была внедрена система
АСУД «Город-М». В г. Москве развивается АСУД «Старт» [169]. В настоящее время
в России активно проводятся работы по практическому применению интеллектуальных
транспортных систем в управлении дорожным движением в городах [179, 180, 183]».

Стр.232 п.5.4.1 «В СССР в J 974 г был разработан пилотный проект системы
автоматизированного регулирования движения на автомобильных магистралях,
получивший сокращенное название АРДАМ [166]. Однако полная реализация этого
проекта на автомагистрали Москва-Рига не была осуществлена. На трехполосном
участке Волоколамского шоссе ВНИЦБД МВД СССР была успешно реализована
система управления реверсивным движением».

Стр.152 п.3.2 «В России активно развиваются прогрессивные технологии
телематики в управлении пассажирскими перевозками в городах на основе спутниковой
системы ГЛОНАСС [177, 184]».
Предметный указатель

А		WIM398  Детектирование
АСС 372  AHS 359  ALERT С	235  ALERT plus	235  Архитектура 34  транспортной телематическойсист.  EFC систем 320  экспертные системы 138  функциональная	35  физическая	35  информационная 35  коммуникационная 35  организационная 35  опорная	35  телекоммуникационных сетей 419  AVI 153  Б	34	аварий и заторов	121  транспортные средства ГПОТ 162  Дорожные знаки	44  DSRC 235,253,324,460  DSS 359  э  EFC 320  ETC 326  Эксцессы транспортные 219  Экспертные методы управления 218  экспертные системы 136  F  Frame Relay 446  Г
Безопасность в ГПОТ 157  Волны «stop and go» 222 ц  CCTV 482  CEN 506  Цель линейного управления 223 д  DAB 235,257,471  Данные радиопередача	455  структура 122 защита передачи	414  обработка 116  Датчики интеллектуальные 367 на колесах 303 позиционные вне GPS	298  для абсолютных измерений 284		Гигабайтовый Ethernet 445  GPRS 466  GPS - Глобальная система	264  позиционирования	276  определение местоположения косвенное 276 прямое	276  GSM 46,461  GSM SMS 57, 258, 464  Гироскоп	283  н  Датчик Холла 279  И  Идентификация происшествии и заторов 55,220  Информация  информационный дисплей 249  информационные киоски	260  о дорожно-транс. происшествиях 384
о препятствиях	55  о состоянии транспортного потока 377 для пассажиров	152  перед поездкой	146,260  потоки	235  в единицах ГПОТ	152  Информационное табло 44, 194  Инклинометр 303  Интеллект	89  центральный 89 децентрализованный 89  Интеллектуальный автомагистраль	216  транспортное средство	216  мониторинг трансп. обстановки 370 системы предупреждения столкновений 374 реализация 380  ISO 506  IVHS 359  К  Компас 284  Коммуникационная инфраструктура 45  Коммуникация CAN 365  Л  Логистика 60  м  Маяк инфракрасный 169  MAN 446  Менеджмент 54 экологический	58  ДТП 72 дорог и автомагистралей	52  Место парковки P+R	191  PIARC	497  Микросон предупреждение	220  Модуль  CIM 120  NID 121  Манипуляция 40(?	амплитудная 407 фазовая	408  частотная 407  MOST Коммуникация 366  MOTION	85  н  Нормы и стандарты в ГПОТ 178 Нечеткая методика	139  О  OBU 305,322  Оптимизация цикла	100  сдвигов	98  п  Пейджинг	429  пейджер	19  Платеж электронный 57, 157, 320, 380 post-paid	350  pre-paid	349  POLIS 503  Прогноз очередей	104  Приоритет абсолютный 161 активный 160 бесконтактный	162  контакты 162  ГПОТ 125,158 пассивный 159 условный 161  Принципы обработки сигнала приемники 295  Q  QUICKTRACK 299 Р  Радиомодемы	456  Радиопомехи 413  RDS-TMC	235, 255, 470
Й	П. Пржибыл, М. Свитек -	Телематика па транспорте	537
RLTC
аппаратные средства 223
логика управления 227

ROMANSE 152, 192
Радиовещание 470

У

Управление
транспортная область 48
транспортная сеть 74
информацией и наведением 143
концепция 115
автономный режим 82
режим онлайн 82
наземными дорогами 213
процессами 34
насыщенной транспортной
сетью 134
тоннелем 489
участком 140
узлом 82
путем остановки транспортных
средств 142
изменением параметров
движения 143

Услуги
данных 424
спутниковые радиопередачи 430
голосовые 424
частные радиотелефонные 429
радиокоммуникационные	423

телекоммуникационные	421

телематические 425

С

SCATS 113

SCOOT 101

Сеть передачи данных
широкополосная 421
общественная/частная 425
локальная 420
городская 421
общественная 321

Система безопасности
информация о ДТП 384

проезд на красный сигнал 386

предупреждающие устройства 387
взвешивание транспортных

средств 396

устройства для инвалидов 393

Статический транспорт 53

STOPWATCH 153

Система

информационная
и навигационная 56

маяков 305

навигационная	263

перспективы 272

динамическая	376

история	273

диалоговая 315

пассивная 313

в транспортном средстве 264

парковки 203

автоматическая	204

комбинированная	203

механическая	203

с платформами	204

позиционирования
сотовая 307
глобальная 288
для повышения безопасности 216
управления тоннелем 489
SOS 378,482
предостережения 389

ш

Ширина канала 408

Шум 413

т

Телематическая система 34
архитектура 34
иерархия 37
национальная концепция	61

основные подсистемы	40

Телематика 32
тоннель как подсистема	483

в ЧР 493
в ГПОТ 152
TFIS 247

TFNS 316

Транспортный узел 82

Транспортное средство

автоматическое наведение 372

интеллектуальное 357

охрана 378

с преимуществом движения 175

способы обеспечения 175

определение местоположения 175

взвешивание на ходу 396

штабелирование 203

Trafficmaster	242
TRANSYT	90
Транспорт	
массовый	152

интермодальный 156
успокоение 393

Транспорт в состоянии покоя
электронный платеж 188
гаражные сооружения	207

система направления 192
парковочные автоматы	184

телематика 182
способы платежа 186

Транспортный поток 142
воздействие информационной системы
247
управление 148
насыщение 106
стабилизация59
стабилизация и гармонизация 229
задержка 95

Тоннель

архитектура 480
оборудование техники
безопасности 482

центральная система
управления 484

транспортная перегрузка	487

чрезвычайная ситуация	488

управление транспортным
потоком 484
вентиляция 481

V

VAC 372

W

WAN 446

WAP 235

3

Затухание сигнала	408

Запись о дорожно-транспортном
происшествии	386

Задержка в транспортном узле 131

Заторы 55, 105

обнаружение 121
идентификация 55
местные 134

Зона платной стоянки 188