Структура и техническое обеспечение АСДУ пассажирским транспортом

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

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

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

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

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

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

Подобное положение по развитию комплексов технических средств характерно для большинства эксплуатирующихся АСДУ. При этом управление вычислительными и информационными ресурсами ориентировано на операционную систему SCO Unix версий 3.2 и 5.0, установленных на компьютерах — файл-серверах (возможно использование Windows NT Server и др.); используется протокол обмена ЛВС Ethernet — TCP/IP, а администрирование доступа и ведения БД по «клиент-серверной» технологии осуществляется СУБД Oracle-7.15.

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

• SCO Unix-3.2 — наиболее отлаженная, эффективная и рас-пространенная операционная среда серверов для многозадачных многопользовательских систем реального времени с высокими тре-бованиями по быстродействию;

• СУБД Oracle-7.15 имеет наиболее высокий рейтинг по показателям эффективности на больших объемах информации, средствам администрирования доступа, отказоустойчивости, средствам отката и восстановления;

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

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

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

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

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

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

Во многих городах началось создание автоматизированных ра-дионавигационных систем управления (АРНСУ) городским транс

портом. Пилотные образцы таких систем под руководством Мини-стерства транспорта РФ внедрены фирмой НПП «Транснавигация» в ряде городов России. Наметилась тенденция к интегрированным решениям систем управления пассажирским транспортом в комплексе с управлением другими видами городского транспорта — коммунальным, дежурно-техническим и аварийно-спасательным. Разработано прикладное ПО, использующее радионавигационное оборудование и отечественные разработки в области ГИС, адаптированные к требованиям автомобильного транспорта.

Ниже перечислены основные подсистемы АРНСУ:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• выделенные узкополосные радиоканалы УКВ-диапазона волн;

• выделенные проводные каналы и (или) широкополосные ра-диоканалы СВЧ-диапазона волн;

• коммутируемые телефонные каналы общего пользования.

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

Рис. 6.5. Схема распределенной вычислительной сети в радионавигационной системе управления транспортом города

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

• циркулярная передача речевых сообщений;

• двусторонний обмен речевыми сообщениями;

• передача данных в адрес заданного пользователя;

• передача данных в адрес группы пользователей;

• циркулярная передача данных;

• обмен данными в режиме электронной почты;

• удаленный доступ к БД;

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

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

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

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

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

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

• модификация данных. Изменение и обновление данных в ав-томатическом и ручном режимах в соответствии с заданными ал-горитмами;

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

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

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

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

• отображение данных в интересах отдельных пользователей и групп пользователей;

• анализ данных по заданным алгоритмам и критериям.

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

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

• обеспечение водителю ТС оперативного доступа к информационным ресурсам системы;

• модификация данных — изменение и обновление в автоматическом и ручном режимах в соответствии с заданными алгоритмами;

• хранение навигационных и других данных в устройствах внешней памяти;

• обмен данными между ТС и ЦДУ;

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

• формирование голосовых сообщений водителю и пассажирам.

К основным проблемам развития и более широкого внедрения

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

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

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

Таблица 6.1 Эффект влияния работы АРНСДУ на доходы ГПТ

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

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

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

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

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