Повышение качества информационного обеспечения транспортно-телематических систем в городах и регионах: на примере диспетчерского управления пассажирским транспортом

В последние годы рост производства в РФ и, вследствие этого, возросшая «неравномерная» (в течении суток) подвижность населения вызывают необходимость более оперативно и полно удовлетворять растущие требования к работе общественного пассажирского транспорта. Данное положение усугубляется массовой автомобилизацией, вызывающей перенасыщение городских магистралей транспортом и автомобильные заторы, что существенно снижает эффективность работы общественного транспорта. Одной из важнейших задач в данном случае является совершенствование методов и средств оперативного диспетчерского управления перевозочным процессом. Сегодня это обеспечивается на основе создания современных транспортно-телематических систем (ТТС) пассажирского транспорта, базирующихся на применении спутниковых навигационных технологий.

В настоящее время в городах и регионах России создаются автоматизированные системы диспетчерского управления пассажирским транспортом на базе спутниковой навигации. Основная часть работ ведется под методическим руководством Минтранса России в рамках Федеральной целевой программы по использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей. Процесс характеризуется положительной динамикой: если в конце 90-х внедрялось не более 2−3 систем в год, то сейчас — ежегодно 10—15.

Однако, несмотря на появившиеся возможности спутниковой навигации и телематических устройств, существующая технология оперативного диспетчерского управления по-прежнему основана на дискретном анализе характеристик движения маршрутизированного транспорта (только по контрольным пунктам).

В сложившихся условиях, для эффективного применения средств глобальной спутниковой навигации на пассажирском транспорте при решении задач оперативного диспетчерского управления и информирования пассажиров, необходимо формирование научно-методологических, технологических и технических подходов, направленных на повышение качества информационного обеспечения ТТС, что и определяет актуальность темы исследования.

Объектом исследования является автоматизированная радионавигационная система диспетчерского управления пассажирским транспортом (АСУ «Навигация»).

Предметом исследования является навигационная информация, способы её обработки и использования в транспортно-телематической системе пассажирского транспорта.

Целью исследования является повышение эффективности диспетчерского управления пассажирским транспортом за счет повышения качества информационного обеспечения автоматизированной радионавигационной системы диспетчерского управления.

Направление исследования: информационно-технологическое обеспечение процессов диспетчерского управления пассажирским транспортом и информационного обслуживания пассажиров в городах и регионах.

Основные задачи исследования:

1) Анализ и классификация структуры информационного обеспечения современных автоматизированных радионавигационных систем диспетчерского управления пассажирским транспортом.

2) Разработка методов и математических моделей оценки характеристик движения пассажирского транспортного средства по маршруту.

3) Формирование критериев оценки качества информационного обеспечения транспортно-телематических систем по предложенным моделям.

4) Сбор и обработка статистических данных, проведение экспериментальных исследований по сравнительной оценке качества информационного обеспечения автоматизированных систем диспетчерского управления пассажирским транспортом.

5) Разработка рекомендаций по практическому применению разработанных методов и математических моделей в транспортно-телематических системах пассажирского транспорта и их реализация на объекте исследования.

Научная новизна заключается:

1. В предложенной классификации и формализованном описании подходов к сбору и обработке информации в транспортно-телематических системах — в рамках технологических процессов диспетчерского управления пассажирским транспортом и информационного обслуживания пассажиров.

2. В разработанной непрерывной математической модели процесса движения транспортного средства по маршруту пассажирского транспорта и предложенном методическом подходе по использованию навигационных данных для ее формирования.

3. В предложенном методическом подходе к сравнительной оценке качества информационного обеспечения автоматизированных систем диспетчерского управления пассажирским транспортом.

Достоверность результатов проведенных в работе исследований подтверждается обоснованностью применения математических методов при обработке статистической информации координатно-временного и навигационного обеспечения (КВНО), собранной на объекте внедрения, а также высокой сопоставимостью теоретических и экспериментальных результатов.

На защиту выносятся;

— непрерывная математическая модель процесса движения транспортного средства по маршруту пассажирского транспорта;

— методический подход к сравнительной оценке качества информационного обеспечения автоматизированных систем диспетчерского управления пассажирским транспортом;

— методические рекомендации по использованию непрерывной математической модели процесса движения транспортного средства по маршруту пассажирского транспорта.

Практическая ценность заключается в разработке методических рекомендаций по использованию непрерывной математической модели процесса движения транспортного средства по маршруту пассажирского транспорта для диспетчерского 'управления и в подсистемах информирования пассажиров.

Внедрение и реализация результатов работы.

Проделанная работа явилась составляющей частью автоматизированной радионавигационной системы диспетчерского управления АСУ «Навигация», внедренной и промышленно эксплуатируемой в ГУЛ «Мосгортранс», а также в других городах и регионах России (80 городов, расположенных в 27 регионах).

Основные результаты исследований приняты к использованию на уровне ЗАО «НПП Транснавигация» (г. Москва), ГУП «Мосгортранс», а также Минтранса России и Минтранса Московской области. .

Полученные теоретические результаты приняты к использованию в учебном процессе МАДИ (ГТУ) кафедрой «Транспортная телематика» по дисциплинам специальностей направления 653 300 «Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования».

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ), г. Москва 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 и 2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, общим объемом 8.8 п.л., в том числе 3 статьи, включенные в Перечень ведущих рецензируемых научных изданий ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка из 140 наименований и 3 приложений. Объем работы: 156 стр. печатного текста, 55 рисунков, 11 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Системный анализ научных подходов и практических методов диспетчерского управления пассажирским транспортом показал, что в современных условиях напряженного транспортного потока отсутствие оперативной информации о текущем состоянии перевозочного процесса приводит к неэффективному диспетчерскому управлению и недостаточному качеству информационного обслуживания пассажиров.

2. Предложена классификация моделей сбора и обработки информации, поступающей в транспортно-телематические системы, включающая релейную, «псевдоимульсную» и импульсную модели, в основу которых положены принципы работы релейных и импульсных систем автоматического управления.

3. Традиционные системы диспетчерского управления, реализованные на базе релейной модели, в которых информация поступает дискретно (только на контрольных пунктах), могут эффективно работать исключительно в условиях ненапряженного транспортного потока.

4. В современных диспетчерских системах, в условиях бурного развития автомобилизации, необходим переход к импульсной модели сбора и обработки оперативной информации, для реализации которой была разработана непрерывная математическая модель процесса движения транспортного средства по маршруту.

5. Современный уровень развития спутниковых навигационных систем позволяет активно использовать новые методы сбора и обработки данных координатно-временного и навигационного обеспечения для реализации разработанной импульсной модели при решении задач оперативного диспетчерского управления пассажирским транспортом.

6. Сравнительная оценка критериев качества информационного обеспечения транспортно-телематических систем пассажирского транспорта, полученная на основе разработанного математического аппарата, показала:

— частота поступления информации о текущем состояний перевозочного процесса в импульсной модели всегда выше чем в релейной, так как данные от транспортного средства поступают в ней периодически не реже чем 2 раза в минуту, а не только при прохождении контрольных пунктов, что составляет не более 4−7 раз за рейс;

— применение импульсной модели сбора и обработки данных обеспечивает повышение точности прогнозирования состояний перевозочного процесса в среднем на 33% - при отставании транспортного средства от расписания и на 65% - при опережении.

7. Разработана методика и реализованы основные алгоритмы практического использования непрерывной математической модели процесса движения транспортного средства по маршруту в структуре информационного обеспечения АСУ «Навигация» при решении технологических задач диспетчерского управления пассажирским транспортом, а также в подсистеме информирования пассажиров.

8. Дальнейшие исследования целесообразно проводить в направлении использования разработанных моделей для повышения автоматизации функций оперативного диспетчерского управления и развития дополнительных сервисов, учитывающих оперативные изменения расписаний движения в зависимости от динамического изменения пассажиропотоков и внешних условий.