Программа StaTran предназначена для статистической обработки транспортных данных.
Любое решение по управлению дорожным движением, опирается на информацию о параметрах транспортных потоков. В качестве примера можно привести процедуру расчета временных таблиц для управления светофорными объектами. Результаты расчетов весьма чувствительны к колебаниям исходных данных. Исследования показали, что изменение интенсивности движения только по одному из направлений всего на 15-20% приводит к рекомендации об изменении оптимальных параметров временной таблицы.
Высокая динамика транспортных потоков делает невозможным регулирование по мгновенным значениям, и вынуждает переходить к осреднению параметров интенсивности движения. Дополнительно, в реальных условиях методы установки детекторных комплексов, предназначенных для мониторинга транспортных потоков, зачастую вызвают значительные погрешности подсчета транспортных средств. Прежде всего это касается радарных детекторов, широко применяемых в больших городах и дающих высокие погрешности на крайних полосах. Кроме того, в показаниях детекторов имеют место «выбросы» и мгновенные ошибки.
В связи с этим для эффективного использования данных транспортного мониторинга необходима стабилизация показаний детекторов, обеспечиваемая автоматически программой StaTran за счет математической обработки массивов данных, считанных с детекторных комплексов.
С помощью программы StaTran выполняются следующие задачи:
прием информации из базы данных детекторов транспорта (ДТ);
первичная статистическая обработка данных детекторов с целью идентификации и/или отбраковки сомнительных данных;
статистическая обработка информации;
историко-статистическая обработка информации;
анализ информации.
Структурно программа состоит из:
Приемного модуля, обеспечивающего соединение датчиков – детекторов транспорта различных конструкций с базой данных
базы данных, в которой хранится и накапливается вся поступающая с детекторных комплексов исходная информация, данные о географическом положении (адрес) детекторов с привязкой их к сегментам дороги, точность детекторов, а также исторические показатели, настройки расчета и статистические данные, полученные при помощи расчетного модуля StaTran;
· расчетного модуля StaTran, в котором производится обработка данных по установленным алгоритмам. Обработанная информация пересылается в базу данных для хранения;
· пользовательского интерфейса, связанного с расчетным модулем.
С детекторов транспорта через заданные Пользователем промежутки времени (интервал задаваемого временного диапазона - от нескольких секунд до нескольких десятков минут) по каждой полосе движения (максимум- 8 полос) поступает следующая информация:
- интенсивность потока, ТС/час;
- средняя скорость, км/час;
- количество ТС по каждому классу. Программа идентифицирует 4 класса ТС: легковые автомобили, легкие грузовики, большие грузовики и автобусы;
- занятость полосы, то есть процентное отношение суммарной площади, занятой ТС, к общей площади полосы.
Вся считанная с детекторов информация аккумулируется в базе данных. Накопленные исторические данные за весь имеющий период времени поступают в расчетный модуль.
Расчетный модуль программы имеет параметры настроек, включающие в себя:
- предел “грубых ошибок” и коэффициент рассеяния;
- период усреднения и дни недели для вычисления скользящего среднего;
- включение/выключение режима корректировки;
- предел корректировки, т.е. предельное отклонение показаний от среднего значения, подлежащее корректировке.
Обработка информации, принятой расчетным модулем, производится с помощью методов математической статистики. Для каждого массива данных, характеризующего определенный физический параметр (интенсивность, скорость и т.п.) определяется закон распределения. Производится статистическая отбраковка данных по критерию грубых ошибок.
Отбраковка сомнительных данных проводится по всему массиву данных сразу по получении этих данных из базы измерений. Сомнительные значения могут быть идентифицированы двумя путями:
путем отбраковки величин, выходящих за пределы нормированного диапазона изменения измеряемого параметра. Пределы диапазона изменений задаются пользователем.
путем отбраковки величин, для которых характерно скачкообразное изменение по сравнению с предыдущей и последующей, причем величины этого изменения выходят за границы установленного интервала рассеяния.
Кроме того, производится дополнительная отбраковка неверных данных по фактору физической достоверности.
С целью последующего анализа обоснованности проведенной отбраковки сомнительные результаты сводятся в отдельную таблицу. При необходимости, после анализа массива сомнительных данных, Пользователь может вернуть их в исходный массив.
Программа «StaTran» может работать в одном из пяти режимов:
«Дневное распределение» - режим текущих суток. В этом режиме производится обработка пакета данных, собранных за текущие сутки с данного детектора (с учетом региональных настроек компьютера пользователя). Результат представляется в виде синхронизированных по времени графиков интенсивности, скорости и занятости. На графике интенсивности отмечены также значения минимальной и максимальной расчетной интенсивности. Кроме того, в зависимости от настроек, возможен показ графика стабильности, указывающего на наличие или отсутствия показаний детектора в данный момент времени. С помощью параметров настройки выбирается день, для которого производится расчет, и временной диапазон, в течение которого производится усреднение. Возможно отображение таблицы с данными, полученными с 5-ти минутным интервалом по каждой полосе и коэффициентами отклонения от среднего;
«Статистическое распределение» - режим статистической обработки предыдущего года/лет. Обработка данных производится по всем накопленным данным по данному детектору. Результат представляется в виде графиков средней интенсивности и стабильности, построенных по усредненным данным. Усреднение производится по каждому дню каждой недели, при этом каждый день недели, в свою очередь, разбивается на характерные отрезки, для которых производится усреднение;
«Сомнительные измерения» - режим анализа отбракованных значений. Этот режим служит для настройки критериев отсева сомнительных точек;
«Скользящее среднее» - режим ввода параметров для расчета скользащего среднего. “Скользящее среднее” – это усредненное значение по последнему промежутку времени. Расчет производится так же, как и в режиме «Дневное распределение» с тем отличием, что усреднение рассчитывается по последним N неделям. Количество недель для расчета задается Пользователем, например, “последние N рабочих дней”, “последние N четвергов”, и т.д. По каждому дню недели строятся графики скользящего среднего, при этом для каждого момента времени вычисляется приведенная величина интенсивности движения. Все дальнейшие операции производятся с этой величиной;
«Анализ среднего» - режим анализа погрешности расчета скользящего среднего. Производится поэтапный расчет скользящего среднего за N недель и вычисляется отклонение (процент ошибки). Иначе говоря, определяется количество недель, в течение которых нужно производить транспортный мониторинг, чтобы обеспечить достоверность результатов расчета. Требуемый период обработки считается достаточным, если добавление к нему очередной недели не увеличивает точность расчета более, чем на 5%.
Вышеописанные режимы относятся к работе с одним конкретным датчиком. Кроме того, существует еще один режим - режим «Анализа истории». В этом режиме модуль может работать не только с одним, но и с несколькими датчиками. В результате представляется график средней интенсивности ТС на полосу в час для выбранных датчиков за заданный период усреднения по неделям или по дням недели.
Для каждого пакета измерений вычисляется приведенная плотность потока, исходя из приведенной интенсивности движения, количества ТС и динамического габарита ТС.
На основании полученных результатов генерируются отчеты, по которым, исходя из скорости и интенсивности движения, можно судить о наличии заторов, предзаторовых ситуаций или о беспрепятственном движении.
Работа с программой осуществляется через Интернет. Все графики и расчетые зависимости, полученные с помощью программы StaTran, доступны для просмотра и анализа в режиме реального времени.
Программа разработана Компаниями AGA Group Inc. и Solaris Development Inc. с участием СМП АСУД ГИБДД г.Москвы