Концепция единой транспортной системы в деятельности cитуационного центра ЦОДД

Краткий обзор применения концептов единой платформы управления транспортной системы в деятельности организации дорожного движения улично-дорожной сети Москвы и системы светофорного регулирования в ситуационном центре ЦОДД Правительства Москвы.

Несмотря на широкое распространение средств автоматизации на транспорте, сегодня еще рано говорить о повсеместном применении информационных систем, которые решали бы все вопросы управления транспортом с учетом требований, предъявляемых концепцией единой цифровой платформы управления транспортной системой (ЕПУТС).

Практически все задачи решаются по отдельности, с использованием средств автоматизации, но при этом значительную сложность представляют вопросы взаимодействия разнородных систем, вопросы поддержания актуальности, достоверности и непротиворечивости информации, масштабирования решений, стандартизации систем управления на транспорте, межсубъектного взаимодействия и т.д.

Это является фундаментальным сдерживающим фактором для перехода на более совершенный, качественно новый уровень управления транспортом. Именно для решения этих проблем разработана концепция построения единой платформы управления транспортной системой.

Единая цифровая платформа управления транспортной системой в связи с масштабностью и разнородностью не должна представлять собой какое-то одно программное средство.

Это попросту невозможно и создает серьезные проблемы при внедрении, порождает конфликты, обедняет ландшафт производства программного обеспечения. Единство централизованности ЕПУТС должно быть выражено в первую очередь в архитектуре программного обеспечения, открытости подключения к этой архитектуре, порядке идентификации и авторизации пользователей, поддержке ролевого доступа, соблюдении принципов OSI, стандартизованных протоколов обмена и др.

Архитектура сервисов ситуационного центра ЦОДД

Задачи единой цифровой платформы управления транспортной системой

Напомним цели, задачи и функции ЕПУТС, которые декларированы Министерством транспорта РФ. Главная цель ЕПУТС – организация взаимосвязанного функционирования всех подсистем и сервисов интеллектуальной транспортной системы (ИТС) дорожной сети агломераций как единого целого для повышения пропускной способности транспортной сети и безопасности участников дорожного движения.

Единство централизованности ЕПУТС должно быть выражено в первую очередь в архитектуре программного обеспечения, открытости подключения к этой архитектуре, порядке идентификации и авторизации пользователей, поддержке ролевого доступа, соблюдении принципов OSI, стандартизованных протоколов обмена и др.

ЕПУТС обеспечивает сбор и анализ данных интеллектуальной транспортной системы городской агломерации, поступающих со всех внутренних подсистем и внешних информационных систем (источников), таких как административно-технические инспекции городской агломерации, ГИБДД, дорожные службы, такси, каршеринг и т.п. ЕПУТС обеспечивает решение следующих задач:

• сбор и хранение данных от всех подсистем ИТС;
  
• агрегирование и обработка текущих и ретроспективных данных;
• визуализация текущего состояния транспортной системы;
• представление данных в установленной отчетной форме;
• определение режима функционирования транспортной системы;
• корректировка работы подсистем ИТС;
• управление транспортной системой с целью максимизации индикаторов;
• оценка эффективности ИТС дорожной сети городской агломерации;
• прогнозирование в режиме реального времени транспортной ситуации на основе полученных данных от всех поставщиков информации;
• информирование населения о предстоящих изменениях в организации дорожного движения в режиме заблаговременного предупреждения;
• мониторинг движения транспортных средств дорожных и специализированных служб городской агломерации, а также такси и каршеринга в режиме реального времени;
• предоставление единого рабочего места для создания событий и их администрирования всем службам городской агломерации;
• цифровизация текущих бизнес-процессов городских служб в части предоставления государственных услуг;
• предоставление телематической информации для всех участников дорожного движения и заинтересованных ведомств.

Редактор режимов работы светофора

ЕПУТС предназначена для центров организации дорожного движения городской агломерации. Платформа позволяет при принятии управленческих решений в дорожно-транспортном комплексе учитывать наибольшее количество источников данных. Платформа объединяет весь дорожно-транспортный комплекс в единую цифровую платформу управления и анализа с возможностью модульной модернизации. Использование системы повышает эффективность расходования средств и использования улично-дорожной сети городской агломерации, а также оптимизирует работу сотрудников отрасли.

Несомненно, концепция ЕПУТС является важной и перспективной для развития транспорта. Именно поэтому развитие основных инструментов мониторинга, анализа и управления дорожным движением ситуационным центром ЦОДД Правительства Москвы было увязано со следованием этой концепции.

Редактор ПОДД в АИС КСОДД

Ситуационный центр: сервисы и функционал

Задачи ситуационного центра ЦОДД Правительства Москвы более узкие, чем задачи, стоящие перед министерствами транспорта регионов России, и задачи федерального уровня – управления всей транспортной системой. Однако они представляют интерес как пример одного из наиболее масштабных проектов объединения разнородных систем, охватывающих самые различные задачи в области транспорта, в единую систему.

Деятельность ситуационного центра ЦОДД Правительства Москвы делится на четыре больших функциональных блока:

• проектирование и управление дорожным движением;
• контроль за работой общественного транспорта;
• контроль за дорожно-транспортной инфраструктурой и управление эксплуатацией технических средств организации дорожного движения (ТСОДД);
• автоматизация внутренних процессов управления.

Все функциональные блоки реализованы в виде сервисов на единой платформе и по единым правилам межсервисного обмена, с единой системой авторизации и поддержкой ролевого доступа. На данный момент система включает в себя 25 сервисов и их число неуклонно растет. За счет использования правильной архитектуры исключаются дублирование информации и сопутствующие этому проблемы, такие как рассинхронизация данных, неактуальность, недостоверность данных, а также обеспечивается высокий потенциал развития и адаптации к изменяющимся условиям.

Коротко расскажем о назначении и функционале сервисов, входящих в блок организации и управления дорожным движением.

Сервис организации дорожного движения включает в себя набор средств автоматизации, программных библиотек, серверных компонентов и клиентских приложений, позволяющих связать в единой целое несколько важных направлений, необходимых для реализации машиночитаемой модели улично-дорожной сети.

Граф улично-дорожной сети

Граф улично-дорожной сети (УДС) включает в себя информацию о возможностях совершения транспортных транзакций по дорогам города. Это модифицированный под транспортные задачи стандартный граф связности, включающий в себя набор узлов и ребер, а также описывающий все возможные способы перемещения по городу.

На первом этапе развития системы характеристики ребер и узлов графа, такие как количество полос движения, пропускная способность, наличие светофоров, их режимов работы, нормативная скорость движения и т.п., определялись специально для графа из документов в области организации дорожного движения – проектов организации дорожного движения и описания маршрутной сети общественного транспорта.

В силу административной и технической разорванности процессов возникали серьезные проблемы, заключающиеся в необходимости постоянной синхронизации данных, кратном увеличении работы по наполнению данными, необходимости выделения дополнительных трудовых ресурсов, сложности машинного взаимодействия и т.д. Эта проблема была решена за счет создания системы проектирования организации дорожного движения, полностью интегрированной с графом УДС. В Москве это решено с помощью автоматизированной информационной системы комплексной схемы организации движения.

Светофорный объект в АСУДД

Платформа объединяет весь дорожно-транспортный комплекс в единую цифровую платформу управления и анализа с возможностью модульной модернизации. Использование системы повышает эффективность расходования средств и использования улично-дорожной сети городской агломерации, а также оптимизирует работу сотрудников отрасли.

Автоматизированная информационная система комплексной схемы организации движения

Автоматизированная информационная система комплексной схемы организации движения (АИС КСОДД) представляет собой специализированный редактор для задач проектирования в области организации дорожного движения.

Она содержит полный спектр ТСОДД, дорожных знаков, разметки и других элементов проектирования. библиотеки проектирования поддерживаются разработчиком в актуальном с точки зрения законодательства состоянии. Поддерживается также полный жизненный цикл проекта и архивы предыдущих состояний участков УДС. благодаря этому всегда можно получить временной срез состояния дорог на любой период времени, введенный в систему.

Помимо очевидных организационных преимуществ это также позволяет делать сравнения параметров транспортной системы в различные периоды времени в автоматическом режиме. АИС КСОДД обеспечивает любую требуемую точность с точки зрения геодезии, поддерживает местные системы геодезических координат (например, в Москве МСК-77).

Важным практическим преимуществом использования АИС КСОДД является обеспечение привязки проекта организации дорожного движения (ПОДД) к графу УДС, что в автоматическом режиме приводит к актуализации свойств графа и повышению точности работы моделей движения без дополнительных трудовых затрат, принципиально исключая проблемы рассинхронизации информации между системами.

Параметры работы светофорных объектов также поглощаются этой системой, однако в связи со специфичностью выделяются в отдельный клиентский интерфейс. Светофор становится уже не просто техническим средством, а динамическим узлом графа УДС, параметры работы которого описаны в АИС КСОДД.

Указываются возможные траектории движения, которые затем приводятся к параметрам работы светофора. Траектории объединяются в направления светофорного регулирования, направления объединяются в фазы, фазы в циклы. Предлагаются программы работы светофорного объекта как для локальных режимов работы, так и для режимов работы верхнего уровня.

Поддерживается весь спектр возможного регулирования, основанный на статистических распределениях (календарные планы), координированный, адаптивный. Конкретные параметры работы определяет проектировщик, и далее эта информация полностью доступна всем взаимодействующим системам. Важной особенностью является возможность подключения на вход системы реального оборудования, которое в режиме онлайн передает информацию о транспортном потоке и состоянии технических средств регулирования движения. Это обеспечивает возможность работы качественно новой итерации автоматизированной системы управления дорожным движением (АСУДД), которая представляет собой не просто технический доступ к светофорным контроллерам и выполнение простейших функций управления, но качественно новый инструмент для управления движением.

АСУДД нового поколения

Автоматизированная система управления дорожным движением предназначена для управления светофорной системой. Светофор является наиболее мощным средством управления дорожным движением. В концепции цифрового двойника светофор – это особый элемент графа УДС, динамически меняющий свойства графа, открывая и закрывая на определенные промежутки времени направления движения по ребрам графа.

Ввиду полностью цифровой реализации становится возможным эффективное применение средств математической оптимизации транспортных потоков. Электронный паспорт светофора представляет собой машиночитаемую схему направлений светофорного регулирования, наложенную на граф УДС из ДТМ, обогащенный данными КСОДД.

Включение в связку потока реальных мониторинговых данных, поступающих с детекторов дорожного движения, делает цифровой двойник в достаточной мере адекватным реальности и позволяет значительно обогатить управление движением за счет развития как алгоритмических и эвристических способов оптимальных настроек светофора, так и широкого применения нейросетевых методов оптимизации.

Перспективы ЕПУТС

В статье показаны лишь несколько реализованных в концепции ЕПУТС направлений деятельности в области дорожного движения – проектирование организации дорожного движения, управление светофорами, математическая модель движения. Опыт реализации указанных направлений в ситуационном центре ЦОДД Правительства Москвы полностью подтверждает необходимость следования концепции построения единой системы управления транспортом. Синергетический эффект превышает все возможные сложности построения такой системы, позволяет значительно рационализировать затраты на их владение и содержание, задает качественно новую планку эффективности управления дорожным движением.

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" № 6/2022

Все статьи журнала "Системы безопасности"
доступны для скачивания в iMag >>