Что не влияет на время ожидания транспорта

Парадокс времени ожидания, или почему мой автобус всегда опаздывает?

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта
Источник: Wikipedia License CC-BY-SA 3.0

Если вы часто ездите на общественном транспорте, то наверняка встречались с такой ситуацией:

Вы приходите на остановку. Написано, что автобус ходит каждые 10 минут. Засекаете время… Наконец, через 11 минут приходит автобус и мысль: почему мне всегда не везёт?

По идее, если автобусы приходят каждые 10 минут, а вы придёте в случайное время, то среднее ожидание должно составлять около 5 минут. Но в действительности автобусы не прибывают точно по расписанию, поэтому вы можете ждать дольше. Оказывается, при некоторых разумных предположениях можно прийти к поразительному выводу:

При ожидании автобуса, который приходит в среднем каждые 10 минут, ваше среднее время ожидания будет 10 минут.

Парадокс инспекции

Если автобусы прибывают ровно каждые десять минут, то действительно среднее время ожидания составит 5 минут. Можно легко понять, почему добавление вариаций в интервал между автобусами увеличивает среднее время ожидания.

Парадокс времени ожидания является частным случаем более общего явления — парадокса инспекции, который подробно обсуждается в толковой статье Аллена Дауни «Парадокс инспекции повсюду вокруг нас».

Короче говоря, парадокс инспекции возникает всякий раз, когда вероятность наблюдения количества связана с наблюдаемым количеством. Аллен приводит пример анкетирования студентов университета о среднем размере их классов. Хотя школа правдиво говорит о среднем количестве 30 студентов в группе, но средний размер группы с точки зрения студентов гораздо больше. Причина в том, что в больших классах (естественно) больше студентов, что и выявляется при их опросе.

В случае автобусного графика с заявленным 10-минутным интервалом иногда промежуток между прибытиями длиннее 10 минут, а иногда и короче. И если придти на остановку в случайное время, то у вас больше вероятность столкнуться с более длинным интервалом, чем с более коротким. И поэтому логично, что средний промежуток времени, между интервалами ожидания дольше, чем средний промежуток времени между автобусами, потому что более длинные интервалы чаще встречаются в выборке.

Но парадокс времени ожидания делает более сильное заявление: если средний интервал между автобусами составляет Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаминут, то среднее время ожидания для пассажиров составляет Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаминут. Может ли такое быть правдой?

Имитация времени ожидания

Чтобы убедить себя в разумности этого, сначала смоделируем поток автобусов, которые прибывают в среднем за 10 минут. Для точности возьмём большую выборку: миллион автобусов (или примерно 19 лет круглосуточного 10-минутного трафика):

Проверим, что средний интервал близок к Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта:

Теперь можем смоделировать прибытие большого количества пассажиров на автобусную остановку в течение этого промежутка времени и вычислить время ожидания, которое каждый из них испытывает. Инкапсулируем код в функцию для последующего использования:

Затем смоделируем время ожидания и вычислим среднее:

Среднее время ожидания близко к 10 минутам, как и предсказывал парадокс.

Копаем глубже: вероятности и пуассоновские процессы

Как смоделировать такую ситуацию?

По сути, это пример парадокса инспекции, где вероятность наблюдения значения связана с самим значением. Обозначим через Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортараспределение интервалов Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортамежду автобусами по мере их прибытия на остановку. В такой записи ожидаемое значение времени прибытия будет:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

В предыдущей симуляции мы выбрали Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаминут.

Когда пассажир прибывает на автобусную остановку в произвольное время, вероятность времени ожидания будет зависеть не только от Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта, но и от самого Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта: чем больше интервал, тем больше в нём пассажиров.

Таким образом, можно написать распределение времени прибытия с точки зрения пассажиров:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Константа пропорциональности выводится из нормализации распределения:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Тогда время ожидания Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортабудет составлять половину ожидаемого интервала для пассажиров, поэтому мы можем записать

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

что можно переписать более понятным образом:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

и теперь остаётся только выбрать форму для Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаи вычислить интегралы.

Выбор p(T)

Получив формальную модель, каково же разумное распределение для Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта? Выведем картину распределения Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортав пределах наших моделируемых прибытий, построив гистограмму интервалов между прибытиями:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Здесь вертикальная пунктирная линия показывает средний интервал около 10 минут. Это очень похоже на экспоненциальное распределение, и не случайно: наше моделирование времени прибытия автобуса в виде однородных случайных чисел очень близко к процессу Пуассона, а для такого процесса распределение интервалов экспоненциально.

(Примечание: в нашем случае это только приблизительная экспонента; на самом деле интервалы Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортамежду Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаравномерно отобранными точками в пределах промежутка времени Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортасоответствуют бета-распределению Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта, которое в большом пределе Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортаприближается к Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Для более подробной информации можете почитать, например, пост на StackExchange или эту ветку в твиттере).

Экспоненциальное распределение интервалов подразумевает, что время прибытия следует за процессом Пуассона. Чтобы проверить это рассуждение, проверим наличие другого свойства пуассоновского процесса: что число прибытий в течение фиксированного промежутка времени является пуассоновским распределенем. Для этого разобъём симулированные прибытия на часовые блоки:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Близкое соответствие эмпирических и теоретических значений убеждает в правильности нашей интерпретации: для больших Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспортасмоделированное время прибытия хорошо описано пуассоновским процессом, который подразумевает экспоненциально распределённые интервалы.

Это означает, что можно записать распределение вероятностей:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Если подставить результат в предыдущую формулу, то мы найдём среднее время ожидания для пассажиров на остановке:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Для рейсов с прибытиями по процессу Пуассона ожидаемое время ожидания идентично среднему интервалу между прибытиями.

Об этой проблеме можно рассуждать так: процесс Пуассона — это процесс без памяти, то есть история событий не имеет никакого отношения к ожидаемому времени следующего события. Поэтому по приходу на автобусную остановку среднее время ожидания автобуса всегда одинаково: в нашем случае это 10 минут, независимо от того, сколько времени прошло с момента предыдущего автобуса! При этом не имеет значения, как долго вы уже ждали: ожидаемое время до следующего автобуса всегда ровно 10 минут: в пуассоновском процессе вы не получаете «кредит» за время, проведённое в ожидании.

Время ожидания в реальности

Вышеизложенное хорошо, если реальные прибытия автобусов на самом деле описываются процессом Пуассона, но так ли это?

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта
Источник: схема общественного транспорта Сиэтла

Попробуем определить, как парадокс времени ожидания согласуется с реальностью. Для этого изучим некоторые данные, доступные для загрузки здесь: arrival_times.csv (CSV-файл объёмом 3 МБ). Набор данных содержит запланированное и фактическое время прибытия для автобусов RapidRide маршрутов C, D и E на автобусной остановке 3rd&Pike в центре Сиэтла. Данные записаны во втором квартале 2016 года (огромное спасибо Марку Халленбеку из транспортного центра штата Вашингтон за этот файл!).

OPD_DATEVEHICLE_IDRTEDIRTRIP_IDSTOP_IDSTOP_NAMESCH_STOP_TMACT_STOP_TM
02016-03-266201673S309081774313RD AVE & PIKE ST (431)01:11:5701:13:19
12016-03-266201673S309080334313RD AVE & PIKE ST (431)23:19:5723:16:13
22016-03-266201673S309080284313RD AVE & PIKE ST (431)21:19:5721:18:46
32016-03-266201673S309080194313RD AVE & PIKE ST (431)19:04:5719:01:49
42016-03-266201673S309082524313RD AVE & PIKE ST (431)16:42:5716:42:39

Я выбрал данные RapidRide в том числе потому что на протяжении большей части дня автобусы курсируют с регулярными интервалами 10−15 минут, не говоря уже о том, что я частый пассажир маршрута С.

Очистка данных

Для начала сделаем небольшую очистку данных, чтобы преобразовать их в удобный вид:

МаршрутНаправлениеГрафикФакт. прибытиеОпоздание (мин)
0Cюг2016-03-26 01:11:572016-03-26 01:13:191.366667
1Cюг2016-03-26 23:19:572016-03-26 23:16:13-3.733333
2Cюг2016-03-26 21:19:572016-03-26 21:18:46-1.183333
3Cюг2016-03-26 19:04:572016-03-26 19:01:49-3.133333
4Cюг2016-03-26 16:42:572016-03-26 16:42:39-0.300000

На сколько опаздывают автобусы?

В этой таблице шесть наборов данных: направления на север и юг для каждого маршрута C, D и E. Чтобы получить представление об их характеристиках, давайте построим гистограмму фактического минус запланированного времени прибытия для каждого из этих шести:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Логично предположить, что автобусы ближе к графику в начале маршрута и больше отклоняются от него к концу. Данные подтверждают это: наша остановка на южном маршруте С, а также на северных D и Е близка к началу маршрута, а в обратном направлении — недалеко от конечного пункта.

Запланированные и наблюдаемые интервалы

Посмотрим на наблюдаемые и запланированные интервалы между автобусами для этих шести маршрутов. Начнём с функции groupby в Pandas для вычисления этих интервалов:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Уже видно, что результаты не очень похожи на экспоненциальное распределение нашей модели, но это ещё ничего не говорит: на распределения могут влиять непостоянные интервалы в графике.

Повторим построение диаграмм, взяв запланированные, а не наблюдаемые интервалы прибытия:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Это показывает, что в течение недели автобусы ходят с разными интервалами, так что мы не можем оценить точность парадокса времени ожидания по реальной информации с остановки.

Построение однородных расписаний

Хотя официальный график не даёт однородных интервалов, есть несколько конкретных промежутков времени с большим количеством автобусов: например, почти 2000 автобусов маршрута E в северную сторону с запланированным интервалом в 10 минут. Чтобы узнать, применим ли парадокс времени ожидания, давайте сгруппируем данные по маршрутам, направлениям и запланированному интервалу, а затем повторно сложим их, словно они произошли последовательно. Это должно сохранить все соответствующие характеристики исходных данных, облегчив при этом прямое сравнение с предсказаниями парадокса времени ожидания.

МаршрутНаправлениеРасписаниеФакт. прибытиеОпоздание (мин)Факт. интервалИнтервал по графику
0Cсевер10.012.4000002.400000NaN10.0
1Cсевер20.027.1500007.1500000.18333310.0
2Cсевер30.026.966667-3.03333314.56666710.0
3Cсевер40.035.516667-4.4833338.36666710.0
4Cсевер50.053.5833333.58333318.06666710.0

На очищенных данных можно составить график распределения фактического появления автобусов по каждому маршруту и направлению с частотой прибытия:

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть фото Что не влияет на время ожидания транспорта. Смотреть картинку Что не влияет на время ожидания транспорта. Картинка про Что не влияет на время ожидания транспорта. Фото Что не влияет на время ожидания транспорта

Мы видим, что для каждого маршрута распределение наблюдаемых интервалов почти гауссово. Оно достигает максимума около запланированного интервала и имеет стандартное отклонение, которое меньше в начале маршрута (на юг для C, на север для D/E) и больше в конце. Даже на глаз видно, что фактические интервалы прибытия определённо не соответствуют экспоненциальному распределению, что является основным предположением, на котором основан парадокс времени ожидания.

Мы можем взять функцию моделирования времени ожидания, которую использовали выше, чтобы найти среднее время ожидания для каждого автобусного маршрута, направления и расписания:

Среднее время ожидания, возможно, на минуту или две больше половины запланированного интервала, но не равно запланированному интервалу, как подразумевает парадокс времени ожидания. Другими словами, парадокс инспекции подтверждён, но парадокс времени ожидания не соответствует действительности.

Заключение

Парадокс времени ожидания был интересной отправной точкой для обсуждения, которое включило в себя моделирование, теорию вероятности и сравнение статистических предположений с реальностью. Хотя мы подтвердили, что в реальном мире автобусные маршруты подчиняются некоторой разновидности парадокса инспекции, приведённый выше анализ довольно убедительно показывает: основное предположение, лежащее в основе парадокса времени ожидания, — что прибытие автобусов следует статистике пуассоновского процесса — не является обоснованным.

Оглядываясь назад, это и не удивительно: процесс Пуассона — это процесс без памяти, который предполагает, что вероятность прибытия полностью независима от времени с момента предыдущего прибытия. На самом деле в хорошо управляемой системе общественного транспорта есть специально структурированные расписания, чтобы избежать такого поведения: автобусы не начинают свои маршруты в случайное время в течение дня, а стартуют по расписанию, выбранному для наиболее эффективной перевозки пассажиров.

Более важный урок в том, что следует быть осторожным относительно предположений, которые вы делаете к любой задаче анализа данных. Иногда процесс Пуассона — хорошие описание для данных о времени прибытия. Но только то, что один тип данных звучит как другой тип данных, не означает, что предположения, допустимые для одного, обязательно действительны для другого. Часто предположения, которые кажутся правильными, могут привести к выводам, которые не соответствуют действительности.

Источник

Время ожидания транспорта. Система информирования пассажиров

Главная > Реферат >Логика

Время ожидания пассажирами городского транспорта..…………..5

Система информирования пассажиров городского транспорта…..6

Список используемой литературы………………………………. 17

Рост автомобильного парка и объема перевозок ведет к увеличению интенсивности движения, что в условиях городов с исторически сложившейся застройкой приводит к возникновению транспортной проблемы. Особенно остро она проявляется в узловых пунктах улично-дорожной сети. Здесь увеличиваются транспортные задержки, образуются очереди и заторы, что вызывает снижение скорости сообщения, неоправданный перерасход топлива и повышенное изнашивание узлов и агрегатов транспортных средств.

Рост интенсивности транспортных и пешеходных потоков непосредственно сказывается также на безопасности дорожного движения. Свыше 60% всех дорожно-транспортных происшествий (ДТП) приходится на города и другие населенные пункты. При этом на перекрестках, занимающих незначительную часть территории города, концентрируется более 30% всех ДТП.

Обеспечение быстрого и безопасного движения в современных городах требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера.

К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся строительство новых и реконструкция существующих улиц, проездов и магистралей, строительство транспортных пересечений в разных уровнях, пешеходных тоннелей, объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков и так далее.

Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей (сложившейся) улично-дорожной сети. К числу таких мероприятий относятся введение одностороннего движения, кругового движения на перекрестках, организация пешеходных переходов и пешеходных зон, автомобильных стоянок, остановок общественного транспорта и другие.

В то время как реализация мероприятий архитектурно-планировочного характера требует, помимо значительных капиталовложений, довольно большого периода времени, организационные мероприятия способы провести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. В ряде случаев организационные мероприятия выступают в роли единственного средства для решения транспортной проблемы. Речь идет об организации движения в исторически сложившихся кварталах старых городов, которые чисто являются памятниками архитектуры и не подлежат реконструкции. Кроме того, развитие улично-дорожной сети нередко связано с ликвидацией зеленых насаждений, что не всегда является целесообразным.

При реализации мероприятий по организации движения особая роль принадлежит внедрению технических средств: дорожных знаков и дорожной разметки, средств светофорного регулирования, дорожных организаций и направляющих устройств. При этом светофорное регулирование является одним из основных средств обеспечения безопасности движения на перекрестках. Количество перекрестков, оборудованных светофорами, в крупнейших городах с высоким уровнем автомобилизации непрерывно возрастает и достигает в некоторых случаях соотношения: один светофорный объект на 1,5-2 тыс. жителей города.

За последние годы в нашей стране и за рубежом интенсивно ведутся работы по созданию сложных автоматизированных систем с применением управляющих ЭВМ, средств автоматики, телемеханики, диспетчерской связи и телевидения для управление движением в масштабах крупного района или целого города. Опыт эксплуатации таких систем убедительно свидетельствует об их эффективности в решении транспортной проблемы.

Время ожидания пассажирами городского транспорта

Затраты времени Тож на ожидание посадки в общем виде определяются тремя факторами:

• интервалом движения на маршруте;

• точностью соблюдения расписания движения водителями;

• пассажировместимостью используемых транспортных средств.

Вышеупомянутые факторы можно выразить формулой:

Тож=I/2+ (σ1* σ1)/2I+Pотк*Iэф=(0,5+Ротк)*Iэф,

где I − плановый (расчетный) интервал движения на маршруте, мин.;

σ1 − среднеквадратичное отклонение от планового интервала движения (характеризует нерегулярность движения), мин.;

Ротк − вероятность отказа пассажиру в посадке из-за ограниченной пассажировместимости;

Iэф − эффективный интервал движения на маршруте, мин.

При интервалах движения свыше 15−20 мин. наблюдается эффект привыкания постоянных пассажиров к ритму движения подвижного состава на маршруте, ввиду чего результаты, полученные по предыдущей формуле, следует откорректировать. Тогда время ожидания определяется так:

Tож.корр.= Tож.exp(- 0,02I).

Мероприятия по снижению затрат времени на ожидание посадки должны быть направлены на:

• повышение регулярности движения на маршруте;

• рациональное распределение провозной способности парка подвижного состава между маршрутами;

• рационализацию числа и пассажировместимости подвижного состава на маршрутах, своевременную информацию пассажиров об изменениях в расписании движения (в случае повышенных интервалов).

Система информирования пассажиров городского транспорта

В пример автоматической информационной системы общественного транспорта приведём и рассмотрим систему «Меркурий».

Автоматическая информационная система общественного транспорта «МЕРКУРИЙ» предназначена для решения производственных задач предприятия по оптимизации работы корпоративного парка транспортных средств.

Система «МЕРКУРИЙ» обеспечивает непрерывный мониторинг транспорта при небольших эксплуатационных расходах за счет использования современных технологий мобильной беспроводной связи и профессионального навигационно-связного оборудования.

Внедрение системы – качественно новый уровень управления парком транспортных средств.

Система «МЕРКУРИЙ» – комплексное решение по мониторингу и управлению автопарком крупных организаций различных отраслей на базе собственного аппаратно-программный комплекса:

• служб жилищно-коммунального хозяйства;

• служб доставки и инкассации;

• служб спасения и скорой помощи;

• ПАТП, либо других АТП и т.п.

Система «МЕРКУРИЙ» – это аппаратно-программный комплекс, построенный на технологии «клиент-сервер» и состоящий из:

• программного обеспечения (ПО) сервера;

• базового ПО рабочего места диспетчера (диспетчерского пункта);

• электронных векторных карт;

• оборудования транспортных средств (ОТС).

На Рис. 1 приведена Схема организации связи и передачи данных в АИС:

Транспортные средства предприятия оснащаются современным навигационно-связным и (при необходимости) телеметрическим оборудованием, которое позволяет круглосуточно контролировать навигационные и технические параметры транспортных средств различных категорий.

Весь объем навигационной и технической информации, получаемой от отслеживаемых транспортных средств, поступает на диспетчерский сервер, сохраняется в базе данных (например MS SQL) и отправляется на диспетчерский пункт.

На рабочее место диспетчера устанавливается специальное базовое ПО, в котором используются электронные векторные многослойные карты местности с высокой точностью отображающие текущее местоположение транспортных средств независимо от их местонахождения.

Применяемые в ПО гибкие настройки и простые в использовании интерфейсы максимально упрощают обработку информации и оперативное управление, позволяют в любой момент сформировать графики и отчеты (в форматах MS Office) или отправить информацию в другие информационные системы пользователя (например «1С»).

При построении системы некоторые составляющие могут меняться в зависимости от требований конкретного клиента, но общий принцип построения всегда остается неизменным.

Основные функции системы

Основные функции системы «МЕРКУРИЙ» можно условно разделить на три группы: функции мониторинга, функции управления и функции хранения информации и сопряжения с внешними информационными системами (ИС).

• Автоматическое определение навигационных параметров объектов (географические координаты, скорость движения, азимут, высота над уровнем моря).

• Автоматическое определение состояния объектов по показаниям контрольных устройств (включение зажигания, открытие дверей, срабатывание сигнализации, подъем кузова, работа навесного и дополнительного оборудования, изменение температурного режима, превышение допустимой скорости движения, уровень жидкостей в баках и цистернах и прочее).

• Автоматическая передача навигационной и прочей информации об объектах на диспетчерские пункты через заданный интервал времени.

• Автоматическая передача на диспетчерские пункты внеочередных сообщений об изменении состояния объектов при срабатывании контрольных устройств или датчиков (нажатие водителем тревожной кнопки, изменение режима работы дополнительного оборудования, длительный простой объекта, вход объекта в определенную зону или выход из нее).

• Автоматическое занесение в энергонезависимую память ОТС навигационной информации и информации о состоянии объектов при потере каналов связи с последующей отправкой записанных данных по запросу диспетчера или автоматически.

• Автоматическое слежение за выполнением объектом маршрута или графика движения с подачей тревожного сообщения при отклонениях.

• Возможность выбора отдельных объектов для слежения за их перемещением и состоянием в режиме реального времени.

• Отображение в графической форме местоположения и параметров объектов на векторных электронных картах местности.

• Отображение данных о местоположении и состоянии объектов в текстовой форме в виде таблиц.

• Отображение внеочередных сообщений об изменении состояния на диспетчерских пунктах в виде тревожных окон с подачей предупреждающего сигнала.

• Формирование на электронных картах местности контрольных зон для отслеживания перемещения объектов.

• Контроль и анализ фактического пробега транспортных средств за определенные промежутки времени.

• Передача команд диспетчера на исполнительные устройства объектов (блокировка двигателя, включение аварийных сигналов, вызов водителя, управление дополнительным оборудованием).

• Голосовая связь диспетчера с объектами.

• Автоматическая запись в журнал событий всех действий, произведенных на диспетчерских пунктах.

Функции хранения информации и интеграции с внешними информационными системами ИС (базами данных)

• Хранение информации в единой базе данных (например MS SQL).

• Преобразование информации в формат, совместимый с пользовательскими ИС.

• Обмен данными с пользовательскими ИС.

• Создание баз данных в формате пользовательских архивов.

Составные части и принцип действия системы

По принципу построения система «МЕРКУРИЙ» делится на три основные части (см. рис.1):

Объектами мониторинга в системе « МЕРКУРИЙ » являются транспортные средства, оснащенные навигационно-связным и приемо-передающим оборудованием, выполненным в виде компактных модулей, контрольными и исполнительными устройствами, средствами голосовой связи, индикаторами графической и текстовой информации, а так же средствами видео наблюдения и регистрации (опционально).

Оборудование транспортных средств (ОТС)

ОТС служит для приема и обработки сигналов навигационных спутников, получают данные с датчиков о состоянии объекта, обеспечивает связь с диспетчерским сервером, и голосовую связь с диспетчером, а также передают управляющие сигналы на исполнительные устройства.

В системе «МЕРКУРИЙ» используются современные серийно-производимое навигационное оборудование GPS/ГЛОНАСС и GSM/GPRS оборудование от ведущих мировых и отечественных поставщиков.

В качестве навигационного оборудования в используются приемники глобальных систем навигации GPS/ГЛОНАСС, позволяющие с высокой точностью определять местонахождение и навигационные параметры (скорость, направление движения, высота над уровнем моря) транспортных средств, используя сигналы навигационных спутников.

На Рис 2. приведена функциональная схема оборудования транспортного средства.

Контрольными устройствами на транспортных средствах служат различного типа датчики и измерительные устройства транспортного средства, подключаемые к ОТС:

В качестве контрольных устройств могут использоваться штатные датчики транспортного средства, подключаемые к СAN-шине ОТС через восьми- или шестнадцати- контактные диагностические разъемы OBD II. Поддерживаются большинство разновидностей протоколов SAE J1850 (PWM & VPW), ISO15765, CAN, ISO9141 и ISO14230.

Опционально возможна установка и подключение дополнительных датчиков по согласованию с заказчиком.

Исполнительные устройства подключаются к ОТС через слаботочные реле и служат для выполнения автоматических команд или команд, подаваемых оператором с диспетчерского пункта. Такими устройствами могут быть блокираторы двигателя, различного рода световые или звуковые сигнализации, элементы управления температурными режимами и прочее.

В качестве средств передачи текстовой информации в ОТС используются светодиодные табло на которые передается, в автоматическом режиме текстовые сообщения (название остановки, текущее время, температура воздуха и т.п.

Навигационная информация, маршрут движения выводятся на цветной ЖКИ индикатор водителя.

Для голосовой связи водителя с диспетчерским пунктом используется GSM канал, подключаемый с помощью беспроводной гарнитуры.

Средствами видео наблюдения и регистрации (опционально) оборудуются транспортные средства для обеспечения высокой безопасности пассажиров и сохранности дорогостоящих грузов.

Все оборудовании транспортного средства обеспечивает обмен информацией посредством беспроводной технологии Bluetooth, что в значительной степени облегчает установку и монтаж оборудования на транспортном средстве.

Сеть передачи информации

Для передачи информации от объектов мониторинга к диспетчерскому серверу в системе «МЕРКУРИЙ» используется сеть сотовой связи GSM/GPRS

Применение технологий передачи информации по сотовым сетям связи существенно повышает эффективность системы в целом. Сотовые сети связи используются для передачи информации от объектов мониторинга, большую часть времени находящихся в пределах крупных населенных пунктов, центральных областей, освоенных районов и федеральных автотрасс, а также в местах, специально оборудованных сотовыми радиопередатчиками. При использовании абонентских терминалов стандартов GSM/GPRS в системе будут доступны все виды передачи информации, включая голосовую и видеосвязь.

Диспетчерский сервер представляет собой аппаратный серверный блок с установленным на нем комплексом серверного программного обеспечения, подключенный к сети Интернет с присвоенным статическим IP-адресом. Универсальная архитектура в сочетании с простыми алгоритмами работы и высокая пропускная способность диспетчерского сервера позволяет подключать к системе до нескольких тысяч абонентских терминалов без заметного снижения быстродействия системы в целом. Для повышения надежности системы потоки данных могут дублироваться на другой аналогичный сервер, выполняющий функции резервного.

Основные функции диспетчерского сервера

• установление соединений с ОТС и диспетчерскими пунктами;

• отправка на ОТС текстовых сообщений и команд оперативного управления;

• прием и обработка поступающих от пользователей системы текстовых сообщений и команд оперативного управления;

• прием и обработка поступающих от ОТС навигационных и телеметрических параметров, текстовых сообщений и автоматических подтверждений выполнения команд оперативного управления.

• передача на диспетчерские пункты текущих и архивных навигационных и телеметрических параметров транспортных средств;

• хранение информации в единой базе данных (например MS SQL);

• формирование отчетов по запросу с диспетчерских пунктов;

• преобразование информации в формат, совместимый с пользовательскими ИС;

• обмен данными с пользовательскими ИС;

• создание баз данных в формате пользовательских архивов;

• хранение и распределение информации из базы данных электронных карт местности (ГИС).

Диспетчерский пункт представляет собой рабочее место диспетчера: рабочая станция (компьютер) с установленным на ней специализированным ПО.
Рабочие станции могут находиться как внутри локальной сети предприятия, так и вне таковой с подключением через сеть Интернет. Для тех случаев, когда требуется только периодическое наблюдение за деятельностью автопарка (например, для руководства ведомств), возможно подключение к диспетчерскому серверу упрощенных версий диспетчерских пунктов с использованием WEB-технологий или сотовых сетей связи.

Система «МЕРКУРИЙ» обладает рядом достоинств и преимуществ:

• непрерывный автоматический контроль движения, прохождения маршрутов и соответствия графикам работы транспортного средства, отображение местоположения и маршрутов в режиме реального времени на электронных картах;

• высокая оперативность доставки сообщений;

• полная конфиденциальность обрабатываемых системой данных и сведений, получаемых в системе;

• возможность интеграции с информационными системами предприятия;

• возможность подключения выполненных по заказу клиента специальных модулей ПО для решения сопутствующих задач;

• простота интеграции оборудования как на транспортном средстве так и на предприятии;

• низкая стоимость оборудования;

• минимальные затраты на эксплуатацию системы.

И в заключении мы можем сделать выводы о том, что введение системы информирования на всех остановочных пунктах является необходимым. Таким образом, пассажиры смогут точно узнать время прибытия маршрута.

Список используемой литературы

1. Спирин И. В. Перевозки пассажиров городским транспортом. Москва: Академкнига, 2004. 413 с.

2. Вельможин А. В., Гудков В. А., Куликов А. В., Сериков А. А. Эффективность городского пассажирского общественного транспорта. Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2002. 256 с.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *