с 01.01.2021 по настоящее время
Орел, Орловская область, Россия
УДК 656.1 Эксплуатация наземного безрельсового транспорта. Движение по улицам и дорогам
Широкое внедрение интеллектуальных транспортных систем в городских агломерациях позволяет повысить эффективность функционирования и уровень автоматизации управления транспортной инфраструктуры. Для этого, на основе применения научно обоснованных подходов и методов, требуется разработка и внедрение отечественных программных продуктов и технических средств для ИТС.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ, ГОРОДСКОЙ ПАССАЖИРСКИЙ ТРАНСПОРТ, УМНЫЕ ОСТАНОВКИ
1 Состояние вопроса исследования и актуальность работы
Современный этап развития транспортной отрасли нашей страны характеризуется широким внедрением цифровых технологий. Так, в частности, реализуются несколько Национальных проектов и программ, направленных на развитие и цифровизацию транспортной отрасли, в которых большое внимание уделяется обеспечению безопасности дорожного движения, а также повышению эффективности грузовых и пассажирских перевозок [1-3]. Так, в рамках национального проекта «Безопасные качественные дороги» реализуется федеральный проект «Развитие общественного транспорта» [1], который предусматривает повышение удовлетворенности качеством транспортного обслуживания пассажирским транспортом. При этом важную роль в достижении поставленных целей отводится интеллектуальным транспортным системам (ИТС) [4].
В связи с этим целью проводимых исследований является – повышение эффективности функционирования общественного транспорта посредством ИТС. Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:
- разработать архитектуру модуля управления общественным транспортом (ОТ);
- провести анализ алгоритмов определения пассажиропотоков на остановочных пунктах (ОП).
Вопросам автоматизации учета пассажиропотоков на маршрутах общественного транспорта посвящено множество научных трудов, отечественных и зарубежных учёных и исследователей. В основе своей учёт пассажиропотоков производится при помощи периферийного оборудования, расположенного в маршрутных транспортных средствах (МТС) [5]. Как правило, периферийное оборудование располагается в дверных проемах МТС и производит подсчёт входящих и выходящих пассажиров. Выделяются несколько видов такого оборудования:
- датчики подсчёта пассажиров типа «чувствительная ступенька»;
- инфракрасные датчики, работающие по принципу прерывания или отражения луча;
- единые массивы (матрицы) инфракрасных датчиков;
- датчики на основе интеллектуальной обработки изображений с обычных или стереоскопических видеокамер.
Для эффективного учёта пассажиропотоков на ОП необходимо точное определение на каком ОП производится подсчёт пассажиропотоков. Достигается это как, правило при помощи данных, полученных от глобальной спутниковой навигационной системы (ГНСС) [6]. Таким образом современные автоматизированные системы учёта пассажиропотоков производят увязку количества входящих и выходящих пассажиров на ОП и координат положения МТС, позволяющих отнести МТС к тому или иному ОП на маршруте. Для формирования полной картины пассажиропотоков необходим анализ всех маршрутов, проходящих черед данный ОП, при этом определение численности пассажиров, ожидающих МТС на ОП не производится. Именно посредством ИТС, позволяющих управлять движением ОТ, по данным пассажиропотоков на ОП предполагается достичь цели научного исследования.
2 Материалы и методы
В качестве элементов ИТС, направленных на управление процессами перевозки пассажиров, выделяются три подсистемы (рис. 1) [7].
Подсистемы управления маршрутами и мониторинга перемещения общественного транспорта уже долгое время функционируют как в нашей стране, так и за рубежом. Наименее понятной для пользователей ИТС является подсистема управления «умными остановками» (ПУУО). Она представляется в основном, как подсистема, осуществляющая информирование пассажиров о планируемом времени прибытия МТС на ОП и степени наполненности салона МТС посредством электронного табло на ОП [8]. Хотя фактически, её функциональные возможности значительно больше. Практически все ПУУО оснащаются камерами видеонаблюдения, и соответственно имеется возможность анализа получаемых данных при помощи технологий искусственного интеллекта (ИИ). В частности, доступно определение государственного регистрационного знака (ГРЗ) МТС на ОП, а также, в соответствии с требованиями ПНСТ 893-2023, выявление чрезвычайных ситуаций [9].
Однако, ПУУО способна осуществлять сбор данных, необходимых для управления процессами перевозки. Речь идет об определении пассажиропотоков на ОП. Так, в частности в работе [10] по данным пассажиропотока на ОП строится матрица межостановочных корреспонденций. В основном, при определении пассажиропотоков на маршрутной сети применяются методы, описанные в документе [11]. Однако с развитием существующих технологий, и в особенности технологий ИИ, процесс определения пассажиропотоков на ОП можно автоматизировать. Так, например, компания Insentry (Россия) осуществляет анализ численности пассажиров на ОП (рис. 2).
Рисунок 1 – Архитектура модуля управления движением общественного транспорта [7]
Рисунок 2 – Определение численности пассажиров на ОП от компании Insentry
ГК «Навигатор» (Россия) предложили свой алгоритм определения численности пассажиров на ОП (рис. 3).
Рисунок 3 – Определение численности пассажиров на ОП от ГК «Навигатор»
Способность определения численности пассажиров на ОП, ещё не позволяет проводить анализ пассажиропотоков, т.к. не учитываются МТС, осуществляющие посадку-высадку пассажиров на данном ОП.
Представим ОП как систему массового обслуживания (СМО) (рис. 4).
Рисунок 4 – Схема функционирования СМО
На представленной схеме функционирования СМО можно выделить:
- входной поток – заявки на отправку пассажиров ОТ;
- очередь – ожидание пассажиров прибытия ОТ;
- средства обслуживания – МТС;
- обслуженные заявки – отбывшие пассажиры;
- выход из очереди (необслуженные заявки) – пассажиры по каким-либо причинам, отказавшиеся от ожидания ОТ.
В нашем случае имеет место входной поток заявок, который представляет входной поток пассажиров, прибывающих на остановочный пункт (рис. 5).
Кроме этого, имеется исходящий поток пассажиров, отбывших с остановочного пункта, на различных видах общественного транспорта. Общая численность пассажиров на остановочном пункте будет составлять разницу между входящим и исходящим потоками пассажиров:
где 
– общая численность пассажиров на ОП, чел.;
– входящий поток пассажиров, чел.;
– исходящий поток пассажиров, чел.
Таким образом для определения пассажиропотока на ОП необходимо контролировать следующие параметры:
- численность прибывших пассажиров;
- общую численность пассажиров на ОП;
- число убывших пассажиров.
Рисунок 5 – Схема функционирования остановочного пункта
Для решения данных задач предлагается использование данных глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) и технологий ИИ. При этом при помощи ГНСС определяется местоположение МТС и его нахождение в зоне притяжения ОП [8], а технологии ИИ применяются для детектирования пассажиров на ОП. В качестве модели ИИ предлагается YOLOv7.
3 Результаты исследований
- элемент «Маршрут» хранит наименование и описание маршрута ОП;
- элемент «Остановочный пункт» содержит наименование и координаты ОП;
- элемент «Посещение ОП МТС» служит для хранения полученных данных о прибытии МТС на ОП;
- элемент «Учет количества пассажиров на ОП» служит для хранения информации о количестве пассажиров на ОП;
- элемент «Список ОП для маршрутов» служит для хранения списка ОП, которые должно посетить МТС на маршруте.
Модуль анализа пассажиропотоков на ОП имеет следующие функциональные характеристики:
- авторизация и аутентификация пользователя;
- изменение данных учетной записи пользователя;
- позволять переключение между вкладками: «Карта», «Графики» и, для пользователей с особыми правами, «Справочники».
- позволять изменять некоторые данные пользователям с особыми правами через раздел «Справочники»;
- просматривать карту и менять ее тайлы;
- отображать маркеры местоположения ОП на карте (рис. 6, а);
- выбирать ОП через маркер на карте или через ОП и центрировать изображение на выбранном ОП;
- при выборе ОП система должна выводить карточку этого пункта с графиком распределения численности пассажиров за последний час и списком маршрутов, проходящих выбранный остановочный пункт;
- предоставлять возможность строить графики распределения численности пассажиров и интервальности движения маршрутов по ОП на различных временных промежутках для разных остановочных пунктов и маршрутов (рис. 6, б).
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
б) |
|
а) виджет выбора ОП; б) виджет «Статистические данные»
Рисунок 6 – Модуль анализа пассажиропотоков на остановочном пункте
ПО «Витрина» данных ИТС»
4 Обсуждение и заключение
Представленный программный продукт «Модуль анализа пассажиропотоков на ОП» позволит автоматизировать работу диспетчерских служб городских агломераций в области анализа и планирования работы МТС. Важным моментом при реализации ПО и технических средств ИТС является их построение на основе проводимых научных исследований и отражение современных и перспективных достижений в транспортной отрасли. Только в этом случае удастся добиться высоких показателей эффективности функционирования транспортной системы городских агломераций при помощи ИТС.
1. О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года : указ Президента РФ от 7 мая 2018 г. № 204 // https://rg.ru/documents/2018/05/08/president-ukaz204-site-dok.html.
2. Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» : постановление Правительства РФ от 28 июля 2017г. № 1632-р // https://digital.gov.ru/ru/activity/directions/858/.
3. Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года : распоряжение Правительства РФ от 27 ноября 2021 г. № 3363-р // Собр. законодательства РФ. - 2021. - №50 (13 декабря). - (Часть IV), ст. 8613.
4. Методические рекомендации по разработке заявок (включая локальные проекты по со-зданию и модернизации интеллектуальных транспортных систем) субъектов Российской Феде-рации на получение субсидий из федерального бюджета бюджетами субъектов Российской Федерации в целях реализации мероприятия «Внедрены интеллектуальные транспортные системы, предусматривающие автоматизацию процессов управления дорожным движением в городских агломерациях, включающих города с населением свыше 300 тысяч человек» в рамках федерального проекта «Общесистемные меры развития дорожного хозяйства» государственной программы Российской Федерации «Развитие транспортной системы» : распоряжение Министерства транспорта РФ от 27 апреля 2024 г. № АК-95-р // https://www.consultant.ru.
5. Семкин, А. Н. Перспективы внедрения подсистемы обеспечения приоритетного проезда транспортных средств в ИТС городских агломераций / А.Н. Семкин // Мир транспорта и технологических машин. – 2024. – №2-2(85). – С. 123-130.
6. Семкин, А. Н. Совершенствование алгоритмов информирования пассажиров на остановочных пунктах городских агломераций / А.Н. Семкин // Мир транспорта и технологических машин. – 2024. – №2-1(85). – С. 127-135.
7. Семкин, А. Н. Опыт внедрения систем координации движения общественного транс-порта на примере Орловской городской агломерации / А.Н. Семкин А. Н., Шевляков // Мир транспорта и технологических машин. – 2023. – №1-1(80). – С. 50-59.
8. ПНСТ 892-2023 Интеллектуальные транспортные системы. Системы диспетчерского управления городским наземным пассажирским транспортом. Требования к архитектуре и функциям подсистемы информирования пассажиров, использующей фактическую и прогнозную информацию о движении транспортных средств на маршрутах.
9. ПНСТ 893-2023 Подсистема видеонаблюдения и детектирования дорожно-транспортных происшествий и чрезвычайных ситуаций. Общие технические требования.
10. Лебедева, О. А. Совершенствование методов мониторинга пассажиропотоков на маршрутах городского пассажирского транспорта общего назначения: специальность 05.22.10 «Эксплуатация автомобильного транспорта»: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Лебедева Ольга Анатольевна; Иркутский государственный технический университет. - Иркутск, 2014. – 20 с. – Библиогр.: с. 18-20. – Место защиты: Иркутский государственный технический университет. - Текст: непосредственный.
11. Методологические рекомендации по проведению обследования по определению степени использования общественного транспорта различными категориями граждан (транспорт-ной подвижности граждан). – Письмо Госкомстата ОР-09-23/692 от 14.02.2002.
