Система мониторинга железных дорог, основанная на новейших технологиях Google map API – комплексное решение транспортной логистики, предоставляющее единственно оптимальный подход к эффективному управлению движением.

Кроме того, создание данной системы позволяет пользователю структурировать выбранную им информацию в соответствии со своими интересами, будь то местонахождение состава в данный момент либо количество выбросов этим составом. Создание системы мониторинга дает возможность четко следить за всем потоком предоставляемых сведений, управляя им по своему желанию.

Актуальность данной темы состоит в том, что разработанная система является первым комплексным решением графической визуализации железных дорог. Базируется на открытых технологиях Google map и предлагает набор простых в использовании графических функций (Ðèñ. 1).

Рисунок 1 - Железнодорожная колея
(рисунок анимирован; количество циклов повторения = бесконечно; объем = 13Кб)

Целью работы является выбор оптимальной системы, позволяющей автоматизировать учёт движения поездов с использованием технологий Google map API для визуализации и оптимизации процессов их движения по Донецкой железной дороге.

Задачи, решаемые в магистерской работе:

1. Системный анализ данных и установление закономерностей движения поездов;

2. Разработка эффективных методов и алгоритмов автоматизации процессов;

3. Создание программного модуля взаимодействия с картой Google map;

4. Разработка автоматизированной системы учета движения поездов на основе усовершенствованных алгоритмов.

Предметом исследования являются графический интерфейс и специальные программные модули.

Научная новизна исследований заключается в:

• формировании методики визуализации движения поездов;
• разработке программного обеспечения, реализующего эту методику.
• разработке уникальной системы управления информацией;
• разработке специальных программных модулей (расет загрязнения окружающей среды по пути следования состава, месонахождение конкретного поезда в данный момент времени и т. д.)

  Апрбация

Результаты роботы докладывались на VI международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Компьютерный мониторинг и информационные технологии» (КМИТ-2010) и опубликованы в соответствующем сборнике.

Как известно, конечная цель существования Google — сделать информацию доступной. Со временем Google проиндексирует все, что можно проиндексировать, и сделает эти данные доступными всем из любой точки мира (лишь бы там был Интернет). Но данные бывают разные.

Web-служба Google Maps существует уже довольно давно. Это удобная, подробная интерактивная карта мира, позволяющая искать необходимые места по адресам, почтовым индексам, названиям улиц и т. д. Удобный и полезный сайт. В то же время Google Maps — нечто большее чем просто еще одна (пусть даже и удобная) электронная карта. Google Maps API — это технология компании Google, позволяющая размещать географические карты на сайтах партнеров. Причем для таких ресурсов предоставляется полный набор возможностей, доступный на Google Maps, в том числе подключение собственных разработок. [1]

В Украине

До недавних пор уровень детализации карт Google Maps в Украине оставлял желать лучшего: качественными фотографиями поверхности могли похвастаться лишь крупные города, да и то не все. О сетке улиц и номерах зданий, поиске объектов инфраструктуры не могло быть и речи. Однако не так давно поисковый гигант обратил внимание на нашу страну и значительно расширил возможности своих карт для Украины. [2]

Собственно, то, ради чего существуют сами карты и картографические сервисы, – это прорисовка карты с адресами и местоположениями улиц, зданий и других объектов. В этом направлении проделана большая работа: если еще в начале лета все украинские города выглядели сплошным серым пятном, то сейчас по крайней мере областные центры и крупные города могут похвастаться детальной адресной прорисовкой. Конечно, еще далеко не все на карте Украины от Google идеально – некоторые здания не пронумерованы, не все улицы точно названы. Однако сервисом вполне можно пользоваться, количество ошибок совсем невелико.

Слои – пункт меню программы, который позволяет добавить на карту различную информацию – метки «Википедии», маршруты общественного транспорта, «Мои карты» от Google, пробки и «Локатор». Что касается пробок и расчета маршрутов, то эти функции пока у нас в стране не работают. Причем маршрут невозможно проложить ни по автомобильной дороге, ни с помощью общественного транспорта, ни для пешеходов.

Говорить о полноценном функционировании всего богатства сервисов Google Maps в нашей стране пока рано, однако уже на нынешнем этапе сервис может дать фору многим конкурентам.

В мире

Карты Google — набор приложений, построенных на основе бесплатного картографического сервиса и технологии, предоставляемых компанией Google.

Использование материалов Google Maps регулируется общими документами компании Google, а также рядом дополнительных ограничений. В частности, материалы доступны для персонального некоммерческого использования. В организациях материалы доступны только для внутреннего использования и не могут распространяться в коммерческих целях.

Существует возможность использовать сервис Google Maps в качестве основы для своих сторонних сервисов. Google создали API для Google Maps с целью привлечь разработчиков к интеграции Google Maps в их веб-сайты с их геоданными. Это бесплатная служба, на сегодняшний день, не содержащая рекламы, хотя и такая возможность зарезервирована на будущее в соглашении по их использованию.

Используя Google Maps API, возможно включить любую карту из Google Maps на внешнем сайте, управляя этой картой через JavaScript, например, для добавления маркеров географических точек, приближения или удаления при просмотре карт.

С недавнего времени карты Google Maps интегрированы с сайтами Wikipedia и Panoramio.com. Пользователи могут с помощью настройки «Еще» видеть на карте иконки имеющихся для отображаемого района фотографий и статей Википедии.

Google создали API для Google Maps с целью привлечь разработчиков к интеграции Google Maps в их веб-сайты с их геоданными.

Благодаря спутниковым снимкам Google многие стали смотреть на мир совершенно иначе. С помощью данной программы можно увидеть в деталях любую часть света, а некоторые регионы доступны с высоты всего нескольких метров.

В Google Maps не просто собраны снимки со спутника, но и учтена топография местности, а некоторые здания восстановлены в трехмерном объеме. Карта Google содержит многочисленные направления и обозначения организаций, на ней можно отмечать отдельные объекты и даже рисовать.

В Google постоянно пополняется огромная библиотека слоев, которые при желании прикрепляются к карте. На карте представлена разного рода информация, от исторических пейзажей и национальных парков, до регионов, где обитают вымирающие животные и популярных среди туристов городов. Кроме того, программа транслирует последние новости с мест происшествий, например, лесных пожаров и цунами. [3]

Разработки в области учёта движения поездов

В настоящий момент существуют следующие разработки в области визуализации железных дорог:

-Rail-Атлас (Ðèñ. 2)

Рисунок 2- Программа Rail-Атлас

Программа разработана для удобства работы со схемами железных дорог и заменяет бумажные карты. Простота работы, просмотра, поиска данных, актуальность информации и своевременное внесение изменений в сравнении с другими видами карт, при формировании навыков экономит рабочее время пользователя.

В программе реализованы следующие функции:

• поиск станции и получение справочной информации о ней (код, название, дорога, отделение, страна, параграфы работы);

• получение информации о названиях, кодах и параграфах станций;

• построение маршрута следования заданием станций отправления/назначения по коду (названию) станций или выделением станций на карте с учетом выбранного плана формирования и даты перевозки;

• уточнение маршрута следования вводом промежуточных станций;

• просмотр любого участка железной дороги;

• перенос данных из Rail-Тарифа в Rail-Атлас и обратно, при котором переносятся: дата перевозки, станция отправления, назначения, промежуточные станции, а также план формирования поездов;

• возможность отображения и печати маршрута следования в двух режимах: в стандартном - отображаются все имеющиеся на данном масштабе станции, в режиме отображения станций отправления, назначения и выходных погранпереходов.[4]

RAIL-Инфо - э лектронный справочник для специалистов по ж/д (Ðèñ. 3)

Рисунок 3- Программа Rail-Инфо

В программе предусмотрена возможность делать закладки по интересующим пользователя темам, открывать несколько связанных ссылками документов. С помощью Rail-info легко получить информацию: о правилах расчета в зависимости от рода подвижного состава, вида отправки, расчёта для конкретного груза с действующими на текущий момент коэффициентами; о действующих скидках для конкретных фирм, сборах и спецставках, а также многое другое. Существует возможность печати полного текста документа или выделенной части. На данный момент справочник обновляется 1 раз в неделю. [5]

ЕСИС

Единая справочно-информационная система (ЕСИС) -- распределенная система доведения до пользователей информации, получения запросов и выдачи справок в интерактивном режиме в различных форматах (текстовом, аудио, видео) с использованием следующих каналов доступа:

• корпоративная сеть передачи данных

• телефонная сеть общего пользования

• Интернет

Единая справочно-информационная система строится на базе корпоративной сети передачи данных и является распределенной и масштабируемой, охватывает большую аудиторию разных категорий пользователей, работает с открытой информацией, но при дооснащении системы может обеспечить работу с конфиденциальной информацией.

 

Основные особенности системы визуализации:
1) интуитивно понятный интерфейс
Даже без предварительной подготовки пользователь может эффективно создавать объекты.

2) гибкость системы
Технология XML позволяет импортировать/экспортировать в систему управления как отдельные части проекта, так и весь проект. Расширение системы осуществляется без необходимости изменять или переделывать существующий проект.

3) простота разработки
 Лёгкое проектирование благодаря стандартным параметрам и неограниченному количеству переменных. Разработка осуществляется с помощью графически-интуитивного интерфейса. Модульная структура программного обеспечения и свободно настраиваемые помощники для реализации часто повторяющихся задач.
Эффективные операции по сбору данных с определенным их анализом.

Основные блоки функций подсистемы:

1) объектная карта

Функция предназначена для визуализации на карте местоположения выбранного пространственного объекта (состава поезда, ж/д станции или населенного пункта) и отображения по нему подробной информации. Преимущество карты заключается в дополнительных инструментах для ее максимально удобного использования.

2) мониторинг железных дорог и загрязнения окружающей среды

Используется для оперативного отображения ситуации по нахождению и движению составов на железной дороге. Позволяет визуализировать данные по количеству загрязнения окружающей среды на разных ж/д станциях и по ходу движения поезда. [6]

Расчет шумовых характеристик движущегося поезда и эквивалентного шума от потока поездов

Для железнодорожных составов обычно решается одна из двух задач:

1. Определяется уровень шума на заданном расстоянии от магистрали при различных возможных скоростях движения.
2. Находится расстояние от магистрали, на котором уровень шума от проездов для наихудших условий не превысит допустимого.
3. Расчет шумовых характеристик единичного движущегося поезда. [7]

Расчет проводят для единичного типового (пассажирского, грузового, маневрового) поезда длиной li, м, при скорости Vi, м/с, на расстоянии r0, м.

1. Подсчитывают шумовую характеристику поезда Lwi по формуле (1)

, дБ. (1)

В практических расчетах принимается : V0= 1 м/с.

Аконстр – характеристика конструктивного совершенства поезда по шумам (для ж/д сети Украины в настоящее время А=63 дБ);
В – параметр, зависящий лот состояния рельсового пути и др. характеристик ( для ж/д сети Украины имеем: В=25).[8]

2. С учетом величины Lwi определяют максимальный уровень шума единичного поезда i-того типа в момент прохождения непосредственно перед наблюдателем по формуле (2):

, дБ. (2)

Где l0=1м,
1i – длина i-того железнодорожного состава, м;
r0 – расстояние от наблюдателя до магистрали, м.[9]

Эквивалентный уровень шума отдельного поезда i-того типа определяется величиной общей звуковой энергии за 1 рабочий день по формуле (3) :

, дБ. (3)

Суммарный эквивалентный уровень шума потока поездов является нормируемым параметром шума и подсчитывается по формуле(4):

,дБ. (4)

Здесь ni – количество однотипных поездов за 8 часов.

Определение максимально допустимой скорости движения поезда в данной точке производится графоаналитическим способом.

В координатах проводится прямая LэквУ=f(V) через начало координат и точку, соответствующую расчетным значениям LэквУ и V.

Максимально допустимая скорость движения поезда в данной точке Vдоп соответствует допустимому уровню звука для данного объекта LдопэквУ.[10]

Итак, результатом магистерской работы должна стать система мониторинга движения поездов Донецкой железной дороги, предназначенная для визуализации данных с помощью технологий Google map API.

Несмотря на все технические сложности и высокую длительность овладение столь полезной и яркой технологией исследования становится все более насущной необходимостью, поскольку она существенно расширяет возможности мониторинга железных дорог как в плане анализа, так и в сфере визуализации результатов.

3. Горнаков С. Г. Осваиваем популярные системы управления сайтом. / С. Г. Горнаков. — М.: ДМК Пресс, 2009.– 336с.

4. «СТМ» Москва. Программное обеспечение для железнодорожной логистики и ВЭД, Rail-Атлас [Электронный ресурс]: http://moscow.ctm.ru/software/railway-logistic/rail-atlas

5. МСНА, МС Нитэкс альянс. RAIL-Инфо - Электронный справочник для специалистов по ж/д [Электронный ресурс]: http://www.nitaks.ru/static/rinfo.html

6. Голкова Л.А. Мониторинг процессов движения поездов с использованием технологий Google map API/ Л.А. Голкова// МатериалыVI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. – Донецк, ДонНТУ – 2010.

7. Жатканбаева Э.А. – к.т.н. Построение СППР в задачах обеспечения безопасности движения поездов, г Алматы, Республика Казахстан. [Электронный ресурс]: http://www.rusnauka.com/8_NND_2010/Tecnic/59827.doc.htm

8. Мирза Н.С., Скворцов А.В. Визуализация сверхбольших поверхностей — М.: «Диалектика», 2007. — 624c.

9 . Колисниченко Д. Н. Коридорное картографирование — М.: «Диалектика», 2005.– 272с.

10. Архив форума. Программы ВЭД от СТМ [Электронный ресурс]: http://board.combat.su/UnderGround/Warez/9732.html

При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательная готовность работы – декабрь 2010 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.