Московский автомобильно-дорожный институт
(государственный технический университет)
Утверждаю: Проректор МАДИ (ГТУ), д. т.н., профессор ________________ |
ОТЧЕТ
По Государственному контракту
№ УД-47/261 от 01.01.2001 г.,
на выполнение НИР по проекту:
«Разработка концепции создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения»
Ответственный исполнитель: к. т.н., доцент кафедры «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ) _________________ |
РуководителЬ работы:
Д. т.н, профессор,
проректор по научной работе МАДИ (ГТУ)
Д. т.н, профессор,
заведующий кафедрой
«Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ)
Список исполнителей:
Каф. «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ)
Участие в разделе 3
Каф. «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ)
Участие в разделе 3
Каф. «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ)
Участие в разделе 3
Каф. «Транспортная телематика» МАДИ (ГТУ)
Участие в разделе 3
УТВЕРЖДАЮ «_______»_______________2009 г. | ||
СОГЛАСОВАНО «______» ______________2009 г. | СОГЛАСОВАНО «______» ______________2009 г. |
Концепция создания интеллектуальной транспортной системы на автомобильных дорогах федерального значения
МОСКВА 2009
Оглавление
Введение. 6
1.Цели и приоритеты концепции. 14
2.Общие положения. 15
3.Описание системы знаний в области ИТС. 17
3.1.Термины и определения. 17
3.2.Архитектура ИТС (состав и структура системы). 21
3.2.1.Доменная архитектура ИТС.. 21
3.2.2.Объекты внедрения ИТС.. 22
3.2.3.Характеристика субъектов ИТС.. 23
3.2.4.Функциональная архитектура ИТС.. 24
3.2.5.Иерархическая модель (качественный цикл) в системе задач формирования государственной стратегии развития ИТС..................... 26
3.2.6.Классификация подсистем по отнесению к объектам и субъектам. . 27
3.2.7.Структура технических требований к элементам технологических комплексов ИТС.. 28
3.3.Взаимодействие с внешними информационными системами (ИС). 29
3.4.Техническое и правовое регулирование, структура стандартов и правового регулирования. 35
3.5.Научные исследования и нормативно-методическое обеспечение. 36
3.6.Реализация проектов ИТС. 37
3.7.Подготовка квалифицированных кадров. 38
3.8.Взаимодействие с общественными институтами. 38
3.9.Участие в международных проектах, процессах по стандартизации, сообществах, мероприятиях. 38
4.Принципы формирования государственной стратегии в области ИТС.. 41
4.1.Разработка системного правового обеспечения для формирования организационной структуры государственного регулирования в области развития ИТС. 41
4.2.Осуществление разграничения компетенций и ответственности в сфере ИТС между государственными органами исполнительной власти на федеральном и региональном уровнях. 43
4.3.Разработка и реализация поэтапного плана научно-исследовательских направлений и научно-методического обеспечения в области ИТС. 45
4.4.Нормативно-методическое обеспечение в области ИТС. 46
4.5.Нормативно-правовое регулированием сферы ИТС. 49
4.6.Техническая реализация в сфере ИТС. 50
4.6.1.Создание технического комитета и обоснование структуры рабочих групп по стандартизации технических средств и телематических технологий в области ИТС.. 50
4.6.2.Разработка программы интеграции в европейские и мировые институты стандартизации. 50
4.6.3.Формирование принципов оценки соответствия элементов ИТС. 51
4.7.Формирование стратегии развития рынка специалистов в области ИТС. 51
4.8.Формирование в массовом сознании стереотипов правильного транспортного поведения. 53
4.9.Формирование и реализация программы взаимодействия с международными общественными институтами в области ИТС.........54
4.10.Механизм реализации Концепции. 54
4.11.Эффект от внедрения ИТС. 55
4.11.1.Социальный эффект. 55
4.11.2.Повышение безопасности транспорта и на транспорте. 57
4.11.3.Экономическая эффективность. 58
4.11.4.Экологический эффект. 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А. 60
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. 75
Введение.
Одной из наиболее важных задач транспортной системы России является обеспечение максимальной эффективности функционирования транспортно-дорожного комплекса страны путем повышения качества удовлетворения потребностей экономики и населения в безопасных и эффективных транспортных услугах. Реализация задачи обеспечения требуемой мобильности населения возможна за счет двух взаимно дополняемых направлениях деятельности: строительство новых участков дорог и внедрение технологий организационного управления транспортной системой с использованием современных информационно-телекоммуникационных и телематических технологий.
Учитывая накопленный в стране опыт строительства разрозненных информационных систем на транспорте, решающих ограниченные технологические задачи, на сегодняшний день назрела необходимость формирования единой государственной стратегии, определяющей правила развития сферы государственного контроля, технического регулирования и развития рынка данных технологий, как частей единого программного комплекса, объединяющего деятельность широкого перечня федеральных органов исполнительной власти, а также органов исполнительной власти субъектов федерации.
Существующие и разрабатываемые локальные или технологически ограниченные ведомственные системы информационного сопровождения и контроля за деятельностью сегментов транспортно-дорожного комплекса обеспечивают в ряде случаев эффективное решение узкого перечня задач. При этом отсутствие единых государственных стандартов развития аналогичных систем ограничивает возможность их интеграции с целью создания единой управляющей платформы, в которой принципы управления выходят на новый качественный уровень – прогнозного управления, то есть управления предвидения ситуации по всем показателям деятельности транспортно-дорожного комплекса.
Такая совокупная система, объединяющая в единый технический и технологический комплекс подсистемы организации дорожного движения, обеспечения безопасности дорожного движения, а также предоставления информационного сервиса для участников дорожного движения и потенциальных субъектов транспортного процесса, сегодня получила название – Интеллектуальная Транспортная Система (ИТС). Отличительной особенностью современных ИТС является изменение статуса транспортной единицы от независимого, самостоятельного и в значительной степени непредсказуемого субъекта дорожного движения, в сторону «активного», предсказуемого субъекта транспортно-информационного пространства.
Оперативной задачей ИТС является осуществление и поддержка возможности автоматизированного и автоматического взаимодействия всех транспортных субъектов в реальном масштабе времени на адаптивных принципах.
Ключевым в построении ИТС является комплекс транспортно-дорожной, транспортно-технологической, транспортно-сервисной и транспортно-информационной инфраструктуры. Фактически этот комплекс представляется как совокупность подсистем, в которой предусмотрена функция диспетчерского, оперативного и ситуационного координирования взаимодействия вовлеченных служб, ведомств и иных субъектов. Для организации такого взаимодействия необходимо создавать региональные диспетчерские центры. На федеральном (межведомственном) уровне необходимо сформировать единый орган контроля и надзора, реализующий функции сбора обобщенной информации, разработки планов реконструкции и доразвития дорожной системы, мониторинга индикаторов эффективности работы дорожных систем, в т. ч. комплекса подсистем ИТС.
Построение ИТС невозможно без разработки и реализации проектных решений по формированию среды (комплекса) связи, учитывающей все виды связевого взаимодействия, от проводных (высокоскоростные оптоволоконные сети), до беспроводных (стандарты связи, доступные от операторов сотовой связи; радио - и транкинговая связь, Интернет).
Принятие решений по проектированию, строительству и расширению ИТС должно опираться на научные принципы определения и мониторинга индикаторов эффективности подсистем ИТС в системе интересов региона (по параметрам функционирования транспортной системы), а также потребителей информационных и иных услуг, предоставляемых опосредованно через ИТС. Одновременно, данные ИТС могут использоваться для обоснования затрат по обслуживанию, реконструкции дорог, а также с целью обоснования целесообразности и параметров строительства новых участков дорог;
Текущее состояние развития информационных систем в мире показывает высокий уровень государственного интереса к созданию собственных интеллектуальных транспортно-дорожных систем, а также формированию условий для объединения различных национальных систем в транснациональные. С этой целью созданы и уже много лет функционируют системы стандартизации различного уровня, которые имеют выраженную тенденцию к взаимной гармонизации.
Как имеющие наибольшее влияние в сфере технического регулирования ИТС, следует выделить три мировые системы стандартизации:
- ISO – международная организация по стандартизации (ISO – International Organization of Standartization), где сфера ИТС регулируется техническим комитетом 204 (Technical Committee 204 – Intelligent Transport Systems);
- CEN – европейского комитета по стандартизации (CEN – European Committee for Standartization), где сфера ИТС регулируется техническим комитетом 278 (Technical Committee 278 – Road Transport and Traffic Telematics);
- ITS Standards of Japan – японская система стандартизации.
Созданные в этих организациях рабочие группы специализируются по направлениям: Архитектура; Системы возврата угнанных транспортных средств; Общественный транспорт; Управление стоянками и парковками; Общественная ближняя связь; Интерфейс человек/машина; Автоматическая идентификация транспортных средств; Широкополосная связь/протоколы и интерфейсы; Системы управления грузовым транспортом и подвижным составом и др.
К настоящему времени основная часть процессов, функций, интерфейсов, протоколов обмена данными, требований к оборудованию и другим аспектам ИТС в общем плане уже стандартизована на международном уровне, а в развитых странах – и на национальном уровне.
На текущий момент в России ИТС как таковая не регламентируется ни одним государственным стандартом. Отсутствуют стандарты, регулирующие отношения в области информации, коммуникаций и систем управления наземными транспортными средствами в городе и в сельской местности, включая организацию дорожного движения, общественный транспорт, коммерческий транспорт, аварийные службы и коммерческие услуги в области ИТС.
Вместе с тем, фактически осуществляется стандартизация ряда технологий, систем контроля и телематических устройств, опираясь на которые целесообразно развитие предметной стандартизации в области ИТС. В частности, техническими комитетами (ТК) осуществляется следующее регулирование:
- ТК 021 Услуги связи, информатизации, организация и управление связью;
- ТК 022 Информационные технологии;
- ТК 030 Электромагнитная совместимость технических средств;
- ТК 053 Основные нормы и правила по обеспечению единства измерений;
- ТК 056 Дорожный транспорт;
- ТК 278 Безопасность дорожного движения;
- ТК 303 Изделия электронной техники, материалы и оборудование;
- ТК 315 Эксплуатация автомобильного транспорта и автотранспортные услуги;
- ТК 332 Светотехнические изделия;
- ТК 352 Системы и аппаратура обработки и передачи информации;
- ТК 355 Автоматическая идентификация;
- ТК 362 Защита информации;
- ТК 363 Радионавигация;
- ТК 379 Информационное обеспечение техники и операторской деятельности;
- ТК 394 Географическая информация / геоматика;
- ТК 407 Средства отображения информации;
- ТК 418 Дорожное хозяйство;
- ТК 439 Средства автоматизации и системы управления;
- ТК 452 Безопасность аудио-, видео-, электронной аппаратуры, оборудования информационных технологий и телекоммуникационного оборудования;
- ТК 480 Связь.
Опыт стран Евросоюза, США, Японии, Китая и др. государств в продвижении проектов ИТС показывает, что в условиях рыночной экономики только единая государственная политика позволяет объединить усилия государства, субъектов Федерации, бизнеса всех уровней и секторов экономики в решении общенациональных целей в транспортном комплексе.
Государство осуществляет стратегически-инновационную функцию – поддерживает базисные технологические и экономические инновации, придавая им начальный импульс.
Концептуально важно подчеркнуть четыре основных, государственных направления:
- организующая и координирующая роль в создании институциональной основы для разработки национальной архитектуры ИТС и координационных планов развития;
- регулирующая роль - создание правового поля, стандартизация параметров в сфере безопасности и технической совместимости;
- стимулирующая роль - поддержка исследований и социально-ориентированных пионерных проектов ИТС-сервисов в сфере общественного транспорта и неотложных служб;
- инвестиционная роль - разработка и реализация ИТС-проектов, решающих задачи безопасности и производительности, которые могут создаваться и эксплуатироваться с привлечением частного капитала на условиях Государственно-частного партнерства.
В мировой практике ИТС признаны как общетранспортная идеология интеграции достижений телематики во все виды транспортной деятельности для решения проблем экономического и социального характера - сокращения аварийности, повышения эффективности общественного транспорта и грузоперевозок, обеспечения общей транспортной безопасности, улучшения экологических показателей.
Разработки и развертывание ИТС – это потенциально эффективный конкурентоспособный инновационный бизнес и стимул развития нового высокотехнологичного сектора промышленности, что является важным антикризисным фактором. Механизмы реализации отличаются в разных странах, однако ключевые компоненты одинаковы. При наличии апробированной в мире общей концепции развития ИТС, все страны имеют свои Национальные концепции и приоритетные Программы развертывания ИТС, что зафиксировано в том или ином государственном документе.
Внедрение ИТС носит стратегический характер, определяет в целом конкурентоспособность каждой страны на мировом рынке и в связи со значительной капиталоемкостью не реализуема без непосредственного участия государства.
Развитие ИТС методологически базируется на системном подходе, формируя ИТС именно как системы, а не отдельные модули (сервисы). Подходы к созданию ИТС основываются на принципе модернизации, реинжиниринга действующих транспортных систем. Отсюда следуют важные принципы поэтапного развития и модульности создания ИТС.
Организационно-методической основой развития ИТС служат национальные концепции развития ИТС, национальные архитектуры ИТС и Программы развития, важным инструментом привлечения новых игроков на этот рынок стало формирование рыночных пакетов ИТС.
Концептуальную схему построения ИТС следует рассматривать как организацию системной формы взаимодействия всех видов транспорта, наиболее эффективное использование транспортного ресурса за счет совместных транспортных операций с наиболее рациональными вариантами структурно-поточных схем движения пассажиров и грузопотоков, обеспечивая качество транспортных услуг.
Концепция создания интеллектуальных транспортных систем является базовым документом при выработке решений о подготовке и порядке реализации комплекса мероприятий по обоснованию, проектированию, эксплуатации и развитию ИТС-проектов, об обосновании оптимальной стоимости проекта.
Концепция определяет основные направления развития нормативно-технической и правовой деятельности в развитии технического и технологического инструментария ИТС.
Последующая реализация Концепции позволит исключить существующую практику необоснованных принятий решений по актуализации, участку, архитектуре и техническому оснащению ИТС, даст методический инструментарий для формирования объектного представления о наиболее эффективной архитектуре системы на актуальном участке дорожной сети региона (города).
1. Цели и приоритеты концепции.
Цели:
1. Повышение эффективности управления транспортно-дорожным комплексом (региона, города, дорожной сети) в параметрах обеспечения требуемого уровня безопасности и организации дорожного движения за счет применения комплекса автоматизированных информационных управляющих подсистем, функционально и технически объединенных в ИТС.
2. Достижение требуемого уровня мобильности населения, повышения качества его жизни путем обеспечения гарантированной надежности, безопасности, устойчивости, адаптивности и эффективности функционирования транспортно-дорожного комплекса.
3. Обеспечение заданного качества контроля за состоянием дорожной сети за счет применения аппаратных средств контроля, являющихся составной частью ИТС.
Приоритеты:
- разработка принципов построения государственной стратегии в области ИТС, определение основных модулей стратегии;
- определение сферы компетенций в области осуществления деятельности по техническому регулированию, разработки проектных решений, разграничению функций контроля в ИТС;
- определение места, роли и объемов научных изысканий в задачах построения и экспертизы проектов ИТС, а также при обосновании и подготовке комплекса документов технического регулирования и правового обеспечения развития ИТС в России;
- разработка принципов поэтапного внедрения подсистем ИТС, обеспечивающих максимальную технико-экономическую, социальную и экологическую эффективность;
- обоснование стратегий развития ИТС в России во всех элементных составляющих с учетом мировых тенденций.
2. Общие положения.
Концепция включает два блока: описание системы знаний в области ИТС и описание принципов формирования государственной стратегии в области ИТС.
Описание системы знаний ориентировано на формирование понятия о комплексности ИТС. Система знания в области ИТС включает:
- термины и определения, связанные с понятием ИТС;
- понятие об элементной и функциональной архитектуре ИТС;
- представление о принципах интеграции ИТС во внешние информационные системы;
- общее представление о принципах правового и технического регулирования в сфере ИТС;
- представление о статусе и содержании научного исследования в задачах развития ИТС;
- представление о принципах подготовки квалифицированных кадров для сферы ИТС;
- представление о путях интеграции в международные правовые, технические и общественные институты, ориентированные на развитие мировой, региональных и национальных ИТС, а также в бизнес сообщества и в бизнес-процессы.
Описание принципов формирования государственной стратегии в области ИТС включает основные направления деятельности, предполагающие развитие государственной системы регулирования всех уровней деятельности в области ИТС на основе программно-целевого подхода, в том числе:
- разработку системного правового обеспечения для формирования организационной структуры государственного регулирования в области развития ИТС, включающей скоординированное взаимодействие органов исполнительной власти (министерств, ведомств), имеющих в соответствии с действующим законодательством компетенции и функции в сфере развития ИТС, задачи и содержание научных исследований в области проработке технических и технологических аспектов развития ИТС, принципы регулирования рынка прикладных технологий ИТС;
- описание построения структуры задач в области развития ИТС в России, а также принципов их реализации в системе государственного регулирования в области развития ИТС;
- осуществление разграничения компетенций и ответственности в сфере ИТС между государственными органами исполнительной власти на федеральном и региональном уровнях;
- описание принципов формирования формализованного инструментария определения потенциального заказчика на выполнение научных, изыскательских, проектных, подрядных и иных видов работ с определением принципов финансирования проектов ИТС;
- обоснование и описание плана научно-исследовательских направлений в области развития ИТС;
- описание принципов технического регулирования в области ИТС;
- описание стратегии интеграции в европейские и мировые институты стандартизации;
- описание стратегии развития рынка специалистов в области ИТС;
- описание принципов формирования программы взаимодействия с международными общественными институтами в области ИТС.
3. Описание системы знаний в области ИТС.
3.1. Термины и определения
Термин | Определение | Разъяснения |
Интеллектуальная транспортная система – ИТС | Система, интегрирующая современные информационные, коммуникационные и телематические технологии, технологии управления и предназначенная для автоматизированного поиска и принятия к реализации максимально эффективных сценариев управления транспортной системой региона (города, дороги), конкретным транспортным средством или группой транспортных средств, с целью обеспечения заданной мобильности населения, максимизации показателей использования дорожной сети, повышения безопасности и эффективности транспортного процесса, комфортности для водителей и пользователей транспорта | Функция интеллектуальности ИТС обеспечивается за счет: - максимально возможной автоматизации процессов управления транспортно-дорожным комплексом; - выработки прогнозных управляющих решений на основе современных математических решений и высоко эффективных аппаратно-программных реализаций. На техническом уровне ИТС имеет распределенную элементную архитектуру: на транспортных средствах, в инфраструктуре |
Подсистема ИТС | Законченный в рамках одной прикладной задачи комплекс технологических решений, реализующийся на основе применения технических средств телематики | Подсистема ИТС должна включать комплекс получения целевых данных (на основе собственной системы мониторинга, либо от смежной подсистемы), аппаратно-программный комплекс анализа и принятия решения в соответствии с функциональной задачей подсистемы, а также может включать сложный и широко распределенный комплекс периферийных устройств |
Инфраструктура ИТС | Комплекс технических средств, периферийных устройств и каналов связи, выполняющих функции в ИТС и не расположенных на транспортных средствах | К инфраструктуре ИТС следует относить: - дорожный комплекс всех подсистем, в том числе: технические средства мониторинга, анализа и принятия решения в соответствии с функциональными задачами подсистем, средства реализации управляющих решений - ситуационные, диспетчерские и оперативные центры - средства обеспечения проводной связи, обеспечивающие выполнение функциональных задач подсистем - информационно-телекоммуникационные средства, обеспечивающие защищенное информационное взаимодействие с внешними информационными системами |
Бортовые средства ИТС (бортовые интеллектуальные системы) | Комплекс аппаратно-программных средств, штатно или дополнительно устанавливаемых на транспортные средства, и обеспечивающих решение задач информационного взаимодействия транспортного средства с инфраструктурой ИТС, либо с иными транспортными средствами в рамках функциональных задач различных подсистем ИТС, с целью реализации функций мониторинга, управления и оптимизации движения, состояния транспортного средства, водителя и грузов, а также обеспечения информационной поддержки действий водителя. | Бортовые ИТС реализуют следующие функции: - оказывают водителю помощь в предвидении дорожной обстановки, - побуждают его к действиям по предотвращению опасной ситуации, - снижают утомляемость водителя, принимая часть нагрузки по управлению автомобилем на себя, - автоматически берут управление на себя, если водитель самостоятельно не смог выполнить необходимые действия по предотвращению ДТП, либо снижая тяжесть его последствий; - позволяют идентифицировать транспортное средство и параметры его работы. |
Транспортно – телематическая технология (транспортно – телематическая среда) | Технологический комплекс, включающий в себя: - средства и технологии формирования, накопления, передачи (доведения), сохранения и защиты транспортной и дорожной информации; - аппаратно-программные средства в транспортных средствах, а также в инфраструктуре дороги и управления, для принятия решений по задачам транспортной работы и обеспечения транспортно-дорожной безопасности единицы транспорта и транспортных систем; - технологическая среда поддержания связевого и коммуникационного взаимодействия субъектов и объектов ИТС. | |
Внешние информационные системы – ИС | Информационные системы различных видов транспорта, в рамках которых предусмотрено оперативное и иное взаимодействие на основе совмещенной диспетчеризации, а также информационные системы различных министерств и ведомств, в которых предусмотрена функциональная связь с ИТС в рамках задачи оперативного взаимодействия. |
3.2. Архитектура ИТС (состав и структура системы).
3.2.1. Доменная архитектура ИТС
Доменная архитектура ИТС (domain, англ. – сфера применения) является базовой частью системы знаний в области ИТС.
Доменная архитектура формирует общее комплексное представление о структуре объектов и субъектов ИТС. При этом для каждого проекта системы набор и функциональное описание объектов и субъектов может носить индивидуальный характер.
Принципиально в доменной архитектуре прописывается два объекта – транспортное средство, инфраструктура – и среда поддержания их коммуникативного взаимодействия: прямого (через каналы связевого взаимодействия) и опосредованного (через средства влияния: технические средства и технологии, ориентированные на информирование транспортного потока) (Рисунок 1).
Рисунок 1. Транспортно – телематические комплексы (транспортно – телематическая среда) ИТС, их взаимодействие
Задачи коммуникативного взаимодействия объектов ИТС описываются функциональной архитектурой ИТС.
3.2.2. Объекты внедрения ИТС
Структура объектов внедрения ИТС определяется целевым назначением систем для различных прикладных сфер, в том числе:
Прикладная сфера | Целевое назначение ИТС | Объект внедрения (объект ИТС) |
- социальная сфера | информационный сервис | Транспортное средство Инфраструктура ИТС |
- государственная сфера | безопасность | Транспортное средство Инфраструктура ИТС |
- региональная сфера | оптимизация пропускной способности УДС | Инфраструктура ИТС |
- ведомственная сфера | телематический контроль, обоснование ведомственных затрат различного уровня | Методики мониторинга индикаторов эффективности ИТС |
- целевая сфера | информационное сопровождение | Транспортное средство Инфраструктура ИТС |
3.2.3. Характеристика субъектов ИТС
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
